橡膠的最大特點就是具有其他材料所無法比擬的優異彈性，這種特性的奧秘在於橡膠的分子結構。
異戊二烯的分子結構
橡膠分子主要由碳、氫原子構成，分子比率大約為5∶8，發現這一點的是在後文中會出現的邁克爾·法拉第（1791—1867）。今天人們已經知道橡膠是由異戊二烯（分子式為C5H8）組成的長鏈。
聚異戊二烯的分子結構
異戊二烯分子團是重要的有機物單位，自然界有很多由異戊二烯組成的有機化合物。例如，柑橘類芳香成分中的檸檬烯含1個異戊二烯，薄荷類芳香成分中的薄荷醇含2個異戊二烯，玫瑰花類芳香成分含3個異戊二烯，許多水果、蔬菜中含有的胡蘿卜素含8個異戊二烯，橡膠分子則是由眾多異戊二烯分子組成的分子鏈。雖然從表麵上看，柑橘類芳香成分與橡膠沒有關聯性，但是在分子世界中，兩者可以說是極其相似的同族物質。
有一個實驗能證明以上觀點：對著充滿氣體的氣球噴灑橘子皮汁液，過了不久氣球就會爆炸。其原理在於分子結構相近的物質易於發生溶解現象，含有檸檬烯的橘子皮汁液溶解了橡膠分子導致氣球的薄壁劣化，使得氣球爆炸。
橡膠分子中的異戊二烯分子以碳碳雙鍵形式相結合，碳碳雙鍵與其他種類的分子鍵不同。以其他種類分子鍵結合的分子無法轉動，分子鍵的自由度也受到製約。由於橡膠分子之間的碳碳雙鍵極為規整，使橡膠分子整體處於收縮狀態。當橡膠分子受到外部拉力時則伸展開來，撤掉外力則恢複成原先的收縮狀態，這就是橡膠具有彈性的奧秘。換個思路考慮，可以簡單理解為橡膠分子的結構類似納米級的彈簧。