聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬(聚合度在10的4次方數量級，而聚乙烯僅在10的3次方數量級)。一般結晶度為90~95%，熔融溫度為327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時，形成13/6螺旋;在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。