Полимерные волокна принято подразделять на природные, искусственные и синтетические.

Природные (натуральные) волокна — волокна, образующиеся в природных условиях. Их классифицируют по происхождению, определяющему их химический состав, на растительные и животные волокна. Волокна растительного происхождения (например, хлопок) состоят из целлюлозы, в меньшей степени — из гемицеллюлозы и лигнина. Волокна животного происхождения, это шерсть и шелк, состоят из белка — каротина.

Искусственные волокна — волокна, получаемые в результате химической переработки природных полимеров. К этой группе относят вискозные, ацетатные, белковые и альгинатные волокна. Сырьем для производства вискозных и ацетатных волокон являются сульфитная или сульфатная древесная целлюлоза. Искусственные волокна выпускают в виде текстильных и кордных (для изготовления автомобильных шин) нитей, а также в виде штапельного волокна, перерабатываемого вместе с другими волокнами при производстве различных тканей.

Синтетические волокна — химические волокна, формируемые из синтетических полимеров (полиамидов, полиэфиров, полиакрилонитрила, полиолефинов, поливинилхлорида, поливинилового спирта и др.). Для производства химических волокон в качестве сырья, как правило, используют полимеры, состоящие из гибких макромолекул линейной или слаборазветвленной формы, обладающие значительной молекулярной массой — более 15 000 а. е. м., и достаточно узким молекулярно-массовым распределением. Синтетические волокна, в зависимости от типа, могут обладать высокой прочностью, значительной величиной относительного удлинения, эластичностью, быстрым восстановлением и малыми остаточными деформациями после снятия нагрузки, устойчивостью к многократным и знакопеременным нагрузкам. Поэтому, кроме текстильного назначения, они используются в качестве армирующих элементов при изготовлении композитов.

В последние годы наблюдался устойчивый рост числа достижений в области разработки новых синтетических полимерных волокон, в частности, пара-арамидных (Кевлар, Тварон, Армос), полиэтиленовых (Spectra, Dyneema), комбинированных со структурой ядро-оболочка, термостойких полиимидных волокон, а также волокон на основе различных карбо- или гетероциклических полимеров с различными нано- и микроразмерными частицами, например, серебра и других металлов и т. д.