Polimerleşme, monomer adı verilen küçük moleküllerin birbirleriyle birleşerek polimer denen ağsı ya da düz zincirli büyük molekülleri oluşturduğu kimyasal süreç. Polimerler esneklik, yüksek çekme gerilimi ve lif oluşturabilme gibi bazı önemli özelliklere sahip bileşiklerdir; bunun için de poli-mer yapısındaki bir ürünün bu özelliklerle donanabilmesi için yapısında en az 100 monomer molekülü bulunması gerekir. Aslında polimer molekülleri genellikle binlerce monomer molekülünden oluşur.
Polimerleşme süreçleri genellikle yoğunlaşma ve katılma polimerleşmesi olmak üzere iki grupta toplanır. Yoğunlaşma polimerleşmesinde işlemin çeşitli evrelerinde su gibi basit moleküller açığa çıkmasına karşılık katılma polimerleşmesinde hiçbir yan ürün oluşmaz.