Kemija polimera je proučavanje i manipulacija sintetičkim i organskim kemijskim tvarima poznatim kao polimeri. Polimer je repetitivni lanac molekula koji se spajaju u ono što se naziva makromolekula. Polimeri su svestrane tvari, koje imaju različita svojstva fleksibilnosti, lakoće, tvrdoće i trajnosti. Kemičari polimera pronalaze načine da izoliraju i razviju ta svojstva. Osim toga, identificiraju jedinstvena vodljiva i kemijska svojstva danih polimera za industrijsku i medicinsku upotrebu.
U ovom ili onom obliku, ova je grana kemije prisutna u području znanosti od sredine 19. stoljeća. Nitroceluloza, rani polimer, razvijena je korištenjem istraživanja Henrija Braconnota i Christiana Schönbeina. Tijekom sljedećih godina, nitroceluloza i njezini derivati korišteni su na razne načine, uključujući i kao učinkovit zavoj za rane tijekom američkog građanskog rata.
Prvi proizvodni pogon za sintetička vlakna otvorio je 1884. francuski industrijalac Hilaire de Chardonnet. Proizvela je polimernu tkaninu nazvanu viskozni rajon, koja se koristila kao jeftinija zamjena za svilu. Od tada se polje kemije polimera uvelike proširilo, dosegnuvši vrhunac početkom 20. stoljeća s razvojem Kevlara® i najlona. Razvoj ovih materijala izazvao je veliko zanimanje koje traje i danas. Nekoliko tisuća tvari s praktičnom primjenom proizvedeno je od početka 20. stoljeća kao rezultat napretka u kemiji polimera.
Korištenje polimera je široko rasprostranjeno u modernom društvu, osiguravajući bitne kemijske komponente mnogih predmeta koje ljudi svakodnevno koriste. Gume, plastične vrećice, kompakt diskovi i jednokratne kontaktne leće sadrže materijale razvijene u ovom području znanosti. Svake godine na tržište se uvodi sve više artikala koji sadrže sintetičke i organske polimere. Budući da je većina polimera sintetička, proizvodi koji ih koriste općenito zahtijevaju manje količine neobnovljivih resursa u usporedbi sa svojim kolegama izrađenim od drugih materijala.
Istraživanje kemije polimera sama je po sebi industrija vrijedna više milijardi američkih dolara. To je zbog njegove široke primjene u gotovo svim industrijskim i znanstvenim područjima. Često se najprije identificira potreba koju mogu zadovoljiti polimeri, a zatim slijedi financiranje za razvoj polimera koji je prikladan za tu specifičnu svrhu. Nakon što se polimer razvije, kemičari polimera ga mogu istražiti kako bi pronašli druge moguće primjene, kao i derivate koji mogu imati vlastitu upotrebu.