聚氨酯弹性体的原料种类繁多，大分子结构中基团组成和排列复杂，而且聚氨酯弹性体的合成方法和加工方法多种多样，这样就构成了聚氨酯弹性体化学结构的复杂性和物理构象的明显差异，从而导致聚氨酯弹性体性能的改变。

聚氨酯弹性体是在固体状态下使用，在各种外力作用下所表现的力学性能是其使用性能最重要的指标。一般来说，聚氨酯弹性体和其它高聚物一样，其性能与分子量、分子间的作用力、链段的韧性、结晶倾向、支化和交联，以及取代基的位置、极性和体积大小等因素有着密切的关系，但是，聚氨酯弹性体与烃系（PP、PE等）高聚物不同，其分子结构是由软段（低聚物多元醇）和硬段（多异氰酸酯、扩链交联剂等）嵌段而成的，在其大分子之间，特别是硬链段之间的静电力很强，而且常常有大量的氢键生成，这种强烈的静电力作用，除直接影响力学性能外，还能促进硬链段的聚集，产生微相分离，改善弹性体的力学性能和高低温性能。

力学性能与结构的关系

聚氨酯弹性体的力学性能取决于聚氨酯弹性体的结晶倾向，特别是软链段的结晶倾向，但是，聚氨酯弹性体是在高弹状态下使用的，不希望出现结晶，所以，就需要通过配方和工艺设计，在弹性和强度之间找到平衡，使制备的聚氨酯弹性体在使用温度下不结晶，具有良好的弹性，而在高度拉伸时能迅速结晶，并且这种结晶的融化温度在室温上下，当外力解除后，该结晶迅速融化，这种可逆结晶结构对提高聚氨酯弹性体的力学强度是非常有益的。

聚氨酯弹性体能否具有可逆结晶，主要取决于软链段的极性、分子量、分子间力和结构的规整性。聚酯的分子极性和分子间力大于聚醚，所以聚酯型聚氨酯弹性体的力学强度大于聚醚型聚氨酯弹性体；软链段中的侧基会使结晶性降低，从而会降低制品的力学性能。

聚氨酯硬链段的结构对聚氨酯弹性体的力学性能也有直接和间接的影响，通常，芳族二异氰酸酯[如二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)]要大于酯族二异氰酸酯[如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)]；有对称结构的二异氰酸酯（如MDI）能赋予聚氨酯弹性体更高的硬度、拉伸强度和撕裂强度；扩链交联剂结构对弹性体力学性能的影响与二异氰酸酯相似。

耐热性能与结构的关系

高聚物的热稳定性可用软化温度和热分解温度来衡量。一般情况下，聚氨酯弹性体的热分解温度要低于软化温度。一般来说，聚酯型聚氨酯弹性体耐热性比聚醚型聚氨酯弹性体要好；对于芳族二异氰酸酯来说，其耐热顺序为：对苯二异氰酸酯(PPDI)>1,5-萘二异氰酸酯(NDI)>MDI>TDI。

低温性能与结构的关系

高聚物的低温弹性通常用玻璃化温度和耐寒系数衡量（或脆化温度）。一般情况下，聚醚型聚氨酯弹性体的低温柔顺性比聚酯型的要好。

耐水性能与结构的关系

水对聚氨酯弹性体的作用：水的增塑作用（吸水性）和水的降解作用。当相对湿度为100%时：聚酯型聚氨酯弹性体的吸水率约为1.1%，性能下降约为10%；聚醚型聚氨酯弹性体的吸水率约为1.4%，性能下降约为20%；但聚醚型聚氨酯弹性体的水解稳定性要大于聚酯型聚氨酯弹性体。

耐油性和耐化学药品性与结构的关系

聚氨酯弹性体的耐油脂和耐非极性溶剂的性能很好。一般聚酯型聚氨酯弹性体比聚醚型聚氨酯弹性体在耐油脂方面的性能更好；聚氨酯弹性体的硬度越高，其耐油脂性就越好；聚己内酯型聚氨酯弹性体的耐化学药品（如硫酸、硝酸等）性能要优于其它型聚氨酯。