Le reazioni chimiche trasformano le molecole in prodotti di reazione (cioè altre molecole) aventi struttura e proprietà differenti.
Le reazioni di polimerizzazione sono quelle che danno luogo a polimeri (grandi molecole), partendo da monomeri (piccole molecole). La vera differenza tra una reazione generica e quella di polimerizzazione sta nel fatto che i monomeri durante la reazione si legano chimicamente l'uno all'altro come gli anelli di una catena, facendo crescere moltissimo le dimensioni in lunghezza del prodotto finale (il polimero).
La reazione più "semplice" che possiamo immaginare coinvolge un monomero molto piccolo, l'etilene (composto da due atomi di carbonio e quattro di idrogeno, con struttura CH2CH₂) per formare il polietilene, che può contenere nella sua catena parecchie migliaia di monomeri di partenza.
I polimeri, detti anche macromolecole (cioè grandi molecole), possono essere sintetici (come il polietilene, il teflon, il PET ecc.) oppure naturali, e cioè prodotti dalla natura (come la cellulosa, gli amidi, le proteine, il DNA ecc.). Le caratteristiche più importanti che distinguono un polimero dall'altro dipendono dalla struttura chimica del monomero (o dei monomeri) nella catena e dalle dimensioni della catena (cioè da quanti monomeri sono legati insieme). Per ottenere i polimeri desiderati vengono seguiti particolari accorgimenti nella reazione di polimerizzazione: catalizzatori, tempo e temperatura di reazione, condizioni di reazione. L'unico premio Nobel assegnato per la Chimica a un italiano (Giulio Natta, 1963) ha appunto premiato le ricerche di una particolare reazione di polimerizzazione, detta stereospecifica, per ottenere un polimero — il polipropilene — ad alto peso molecolare (grandi dimensioni) e a struttura estremamente ordinata (isotattico).