El polietilè de baixa -densitat (LDPE), com a categoria important de resines termoplàstiques d'ús general-, deu els seus avantatges de rendiment a la seva composició química única i estructura molecular. A nivell molecular, el LDPE es forma a partir de monòmers d'etilè mitjançant la polimerització de radicals lliures. Els seus components bàsics són el carboni (C) i l'hidrogen (H), amb la fórmula química general (C₂H₄)ₙ, on n representa el grau de polimerització, que normalment oscil·la entre diversos milers i desenes de milers.
L'estructura molecular del LDPE es basa en alcans de-cadena llarga, però la seva diferència clau amb el polietilè d'alta-densitat (HDPE) rau en la distribució d'alta-densitat de les seves cadenes ramificades. Durant la polimerització, les reaccions en cadena de radicals lliures desencadenen fàcilment la transferència de cadena, donant lloc a la formació de nombroses branques curtes (com metil i etil) i un petit nombre de branques llargues a la cadena principal. Aquestes cadenes ramificades alteren la disposició regular de les cadenes moleculars, dificultant la formació de regions cristal·lines i donant lloc a una cristalinitat de només un 40%-60% (molt inferior al 80%-90% de HDPE). Aquesta és la causa directa de la seva característica de "baixa densitat": el seu rang de densitat sol ser de 0,910 a 0,940 g/cm³.
Des d'una perspectiva de composició elemental, el LDPE conté aproximadament un 85,7% de carboni i un 14,3% d'hidrogen, gairebé sense cap altra impuresa (els productes de grau-industrial poden contenir traces de residus de catalitzador o antioxidants, però l'estructura principal segueix sent hidrocarbur pur). Aquesta composició química senzilla la dota d'una excel·lent inercia química: és insoluble en àcids, àlcalis i la majoria de dissolvents orgànics a temperatura ambient, només s'infla lentament en hidrocarburs de punt d'ebullició elevat (com ara el toluè); simultàniament, la seva estructura d'enllaç d'hidrogen-de carboni saturat li confereix una bona resistència a la intempèrie i un aïllament elèctric, el que el fa adequat per a l'embalatge exterior i la protecció de components electrònics.
És important destacar que el LDPE té una àmplia distribució de pes molecular (índex de polidispersitat d'aproximadament 2-6), una característica molt relacionada amb el seu procés de polimerització. L'àmplia distribució del pes molecular garanteix una bona fluïdesa (facilitant el processament i l'emmotllament) i millora la duresa del material mitjançant l'efecte sinèrgic de diferents segments de la cadena de pes molecular: les cadenes curtes proporcionen un suport rígid, mentre que les cadenes llargues absorbeixen l'energia d'impacte mitjançant l'entrellat.
En general, la composició química del LDPE es centra en monòmers d'etilè, aconseguint un equilibri entre baixa densitat i alta tenacitat mitjançant el control de l'estructura ramificada. El seu simple esquelet d'hidrocarburs i la seva distribució de branques única estableixen conjuntament la seva posició insubstituïble en pel·lícules, emmotllament per injecció i altres camps. Amb la creixent demanda de fabricació ecològica, el control precís de la seva composició química (com la reducció de la densitat de les branques per millorar la reciclabilitat) s'està convertint en una nova direcció per a la investigació de la indústria.