聚甲醛是一种没有侧链的高密度、高结晶度的线性聚合物，由于C—O键的键长(1．46×10-10m)比C—C键的键长(1．55 x10-10 m)短，因而聚甲醚链轴方向的填充密度大。其次聚甲醛分子键中C和O原子不是平面曲折构型而是螺旋构型，所以分子链间距离小、密度大，与聚乙烯相比，均聚甲醛的密度为1．425～1．430 g／cm³，而聚乙烯为0．960 g／cm³，当分子主链中引入少量C—C键后的共聚甲醛密度则稍有降低(1．410 g／cm3)，但仍比聚乙烯高得多。

聚甲醛分子链的柔顺性大，链的结构规整性高，因而结晶度高，结晶能力强。均聚甲醛的结晶度为75％～85％，共聚甲醛为70％～75％。聚甲醛十分容易结晶，即使快速淬火，结晶度也能达到65％以上。例如经-80℃淬火的试样，当温度升高到25℃时结晶度已达65％，完全晶态的聚甲醛只有在一100 C时才能得到。结晶度随淬火温度的升高而逐渐增大，低温淬火所得到的低结晶度的形态是很不稳定的，放置于室温后结晶度还会随时间增长而增加。在100～150℃的温度范围内处理聚甲醛，会使其结晶结构更趋完善，但在150～175℃范围内结晶度会逐渐降低，于175～180℃范围内结晶度会突然降低，只有当温度超过181℃时晶核才能完全消失。

聚甲醛的平均聚合度在1 000～1 500之间，数均分子量为30 000～45 000，分子量分布窄。

高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良性能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸稳定性好，耐疲劳性突出，不易被化学介质腐蚀等。尽管聚甲醛分子链中c-0键有一定的极性，但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动，从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。

聚甲醛端基中含有半缩醛结构是导致其热稳定性差的主要原因，当加热至100℃左右时可从其端基的半缩醛处逐渐解聚，当加热至170℃左右时，可从其分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛，甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸，甲酸对聚甲醛的降解反应有自动加速催化作用，因此常在均聚甲醛树脂中加入热稳定剂、抗氧剂、甲醛吸收剂等以满足成型加工的需要。由于共聚甲醛分子链中含有一定量的C～C键，它可以阻止聚甲醛分子链的氧化降解，因而共聚甲醛比均聚甲醛的热稳定性能要好得多。但是无论是均聚甲醛还是共聚甲醛，在加工和应用时应充分重视其热稳定性和热氧稳定性差的缺点。