Polyisobutylen er en typisk mættet lineær polymer. Hoveddelen af den molekylære kæde indeholder ikke dobbeltbindinger, der er ingen lange sidekæder, ingen asymmetriske carbonatomer, og de strukturelle enheder er forbundet med en regelmæssig sekvens fra begyndelse til slutning.
I sin udeformerede tilstand er polyisobuten en amorf polymer. Ved stuetemperatur krystalliserer polyisobutenkæder med høj molekylvægt under strækning, og i det krystallinske område gentages hver 8. struktur for at danne en spiralformet kædestruktur. På grund af den rumlige sammenlåsning af de to methylgrupper på de alternerende carbonatomer i polymerkæden, udviser polymerkæden ikke en plan savtandsmodel, og bindingsvinklen af carbonet i - CH2- øges betydeligt, hvilket transformerer fra 109,5 grader i tetraedrisk form til 123 grader, hvilket resulterer i den førnævnte spiralformede kædestruktur.
Ifølge de råmaterialer, der anvendes til polymerisation, kaldes polymerer fremstillet af ren isobuten (Større end eller lig med 99%) polyisobuten, mens polymerer fremstillet af blandede lette C4-fraktioner indeholdende isobuten, andre olefiner (1-buten, cis{ {3}}buten og anti-2-buten) og alkaner (n-butan, isobutan) er almindeligvis kendt som polybuten på grund af tilstedeværelsen af en lille mængde n-buten (mindre end eller lig med 5 % ) strukturelle enheder indlejret i deres polyisobutenpolymerkæder. Strukturen og egenskaberne af kommerciel polybuten og polyisobuten med samme molekylvægt er grundlæggende de samme.
På grund af kædeoverførselsreaktioner og kædetermineringsreaktioner indeholder polyisobutenkæder typisk umættede dobbeltbindinger i deres ender. Ifølge den kemiske struktur af den terminale dobbeltbinding kan polyisobuten opdeles i almindelig polyisobuten og reaktiv polyisobuten. Det terminale alfa-olefinindhold i almindelig polyisobuten er mindre end 15%, og de andre strukturer er hovedsageligt beta-olefiner og interne olefiner; Reaktiv polyisobuten refererer til polyisobuten med et indhold af terminal alfa-olefinstruktur på over 70%. Kommercielt tilgængeligt reaktivt polyisobuten har typisk et indhold af alfa-olefinstruktur på over 80%.