पॉलीथीन में अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है, और कमरे के तापमान समाधान पर पतला नाइट्रिक एसिड, पतला सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड, फॉरमिक एसिड, एसिटिक एसिड, अमोनिया, अमीन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, सोडियम हाइड्रोक्साइड, पोटेशियम हाइड्रोक्साइड आदि की किसी भी एकाग्रता का सामना कर सकता है। लेकिन यह मजबूत ऑक्सीकरण जंग के लिए प्रतिरोधी नहीं है, जैसे सल्फरिक एसिड, केंद्रित नाइट्रिक एसिड, क्रोमिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड मिश्रण। उपरोक्त सॉल्वैंट्स धीरे-धीरे कमरे के तापमान पर पॉलीथीन को खराब कर देंगे, जबकि 90-100 डिग्री सेल्सियस पर, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड और केंद्रित नाइट्रिक एसिड जल्दी से पॉलीथीन को खराब कर देगा, जिससे यह नष्ट या विघटित हो जाएगा। पॉलीथीन फोटो-ऑक्सीकरण, थर्मल ऑक्सीकरण, और ओजोन अपघटन से ग्रस्त है, और पराबैंगनी किरणों की कार्रवाई के तहत गिरावट का खतरा है। कार्बन ब्लैक पॉलीथीन पर एक उत्कृष्ट प्रकाश परिरक्षण प्रभाव पड़ता है। किरणित होने के बाद, क्रॉस-लिंकिंग, चेन कैंची, और असंतृप्त समूहों का गठन हो सकता है।
