Polimerų chemija yra sintetinių ir organinių cheminių medžiagų, žinomų kaip polimerai, tyrimas ir manipuliavimas. Polimeras yra pasikartojanti molekulių grandinė, kurios susijungdamos sudaro vadinamąją makromolekulę. Polimerai yra universalios medžiagos, pasižyminčios įvairiomis lankstumo, lengvumo, kietumo ir ilgaamžiškumo savybėmis. Polimerų chemikai randa būdų, kaip šias savybes išskirti ir plėtoti. Be to, jie nustato unikalias laidžiąsias ir chemines tam tikrų polimerų, skirtų pramonėje ir medicinoje, savybes.
Vienokia ar kitokia forma ši chemijos šaka mokslo sferoje egzistuoja nuo XIX amžiaus vidurio. Nitroceliuliozė, ankstyvasis polimeras, buvo sukurtas naudojant atitinkamai Henri Braconnot ir Christian Schönbein tyrimus. Vėlesniais metais nitroceliuliozė ir jos dariniai buvo naudojami įvairiais būdais, įskaitant kaip veiksmingą žaizdų tvarstį Amerikos pilietinio karo metu.
Pirmąją sintetinio pluošto gamyklą 1884 m. atidarė prancūzų pramonininkas Hilaire de Chardonnet. Jis gamino polimerinį audinį, vadinamą viskoze, kuris buvo naudojamas kaip pigesnis šilko pakaitalas. Nuo to laiko polimerų chemijos sritis labai išsiplėtė ir pasiekė kulminaciją XX amžiaus pradžioje, kai buvo sukurtas Kevlar® ir nailonas. Šių medžiagų kūrimas sukėlė didelį susidomėjimą, kuris tęsiasi iki šiol. Dėl polimerų chemijos pažangos nuo XX amžiaus pradžios buvo pagaminta keli tūkstančiai praktiškai pritaikytų medžiagų.
Polimerų naudojimas yra plačiai paplitęs šiuolaikinėje visuomenėje, nes jie sudaro esminius cheminius komponentus daugeliui objektų, kuriuos žmonės naudoja kasdien. Padangose, plastikiniuose maišeliuose, kompaktiniuose diskuose ir vienkartiniuose kontaktiniuose lęšiuose yra šios mokslo srities sukurtų medžiagų. Kiekvienais metais į rinką patenka vis daugiau gaminių, kurių sudėtyje yra sintetinių ir organinių polimerų. Kadangi dauguma polimerų yra sintetiniai, juos naudojantiems gaminiams paprastai reikia mažesnio kiekio neatsinaujinančių išteklių, palyginti su jų analogais iš kitų medžiagų.
Polimerų chemijos tyrimai savaime yra kelių milijardų JAV dolerių vertės pramonė. Taip yra dėl plataus jo taikymo beveik visose pramonės ir mokslo srityse. Dažnai pirmiausia nustatomas poreikis, kurį gali patenkinti polimerai, o po to skiriamas finansavimas tam konkrečiam tikslui tinkamam polimerui sukurti. Kai polimeras bus sukurtas, polimerų chemikai gali jį ištirti, kad surastų kitus galimus pritaikymus, taip pat darinius, kurie gali turėti savo paskirtį.