聚合物复合材料(polymer composites)是将强化物质添加到聚合物内，以增加所需的性质。单晶/须晶、黏土、滑石、云母等低长宽比（aspect ratio）之片状填充料可以提高材料的劲度（stiffness）；然而，纤维、玻璃纤维、石墨、硼等高长宽比的填充料可以同时提高拉伸强度和劲度。

复合材料也有缺点，主要由于它是两相材料。两种不同材料的结合总会引起内应力，引起电化学作用，这使得复合材料所受到的环境侵蚀要比任一种单独材料严重。热胀系数的差异会造成翘曲、塑性形变和开裂等。

有两类主要的聚合物基体：热塑性的与热固性的。截止到1994年，95%的聚合物复合材料都是热固性的。热塑性复合材料基本上都是与玻璃短纤维（几毫米长）的混合物。如上面所分析的，这样的混合并不能产生明显的增强。热塑性塑料的连续纤维增强技术还是在近十年内发展起来的。随着纤维与基体品种的不断增加，热塑性复合材料的地位不断提高。

发展连续纤维增强的热塑性塑料的困难在于如何在连续纤维上涂复热塑性树脂。最早的办法是将连续纤维拉过熔融的聚合物熔体，然后再将涂有聚合物的纤维织成布或带；也有将预先织好的布浸入聚合物熔体的作法，但浸润问题更难解决。

不管用上述何种方法，预浸好树脂的纤维或布（称为预浸料）都可以用来在模具中直接压制成型。压制方法是常规方法，无非是加热、成型、冷却，只是用预浸料代替树脂作为原料。浸有预聚的热固性塑料的纤维或布也称为预浸料。

上述将纤维拉过熔体的方法在许多方面有待改进。熔融的树脂好像蜂蜜，可以想像将一束纤维拉过蜂蜜，使蜂蜜能够在纤维表面涂上均匀的薄层，其难度可想而知。况且熔融的树脂要想达到蜂蜜的低粘度需要很高的温度，有些塑料甚至需要340°C以上的温度。在这样的高温下，不仅放出浓重的气味，还要防止树脂氧化。尽管这种技术远不成熟，仍然是工业上行之有效的一种方法。

替代上述方法的是将树脂溶于溶剂，将纤维从聚合物溶液中拉过。溶剂挥发之后，纤维上就涂了一层聚合物。这种办法对涂复大有改善，却又要处理溶剂挥发的问题。这种技术常用于涂复聚酰胺-酰亚胺、聚砜、聚醚酰亚胺等。溶液预浸比熔体预浸的优点在于预浸料较柔，更有粘结性。熔体预浸的纤维常常发硬，成型加工较为困难。而溶液预浸的纤维成型效率要高得多。

常用于与热塑性塑料复合的纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳香尼龙等。最常用的基体有聚酰胺-酰亚胺、聚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚等。用这些材料制备的复合材料在强度和刚度等方面与热固性复合材料相当，但韧性要好得多。在成型加工方面，热塑性复合材料要快得多，而热固性复合材料需要等待材料的固化。这一点使这一年青的材料有非常看好的市场前景。

热固性聚合物是从低粘度液体开始，通过催化剂或外加能量（热或射线）固化为固体。最早的热固性基体是酚醛，紧随其后的是环氧，接着是不饱和聚酯、脲醛，再接着是硅树脂，以及更新的基体。从实用的角度看，最重要的仍然是前三种：酚醛、环氧和不饱和聚酯。