聚四氟乙烯的分子鏈結構為-[-CF2-CF2-]-n，可以看做是聚乙烯分子鏈骨架上碳原子連接的所有氫原子全部由氟原子取代后的結果。
由此PTFE具有以下結構特點：
（1）由于氟原子體積比氫原子大，F-C鍵長又短，相鄰大分子的氟原子的負電荷又相互排斥，使分子鏈已不可能像聚乙烯分子那樣，在空間中呈平面鋸齒形排列，而只能是以拉長的螺旋形（扭曲的鋸齒形）排列，才能使教的氟原子緊密地堆砌在碳-碳鏈骨架周圍。
（2）氟原子與骨架碳原子連接在一起，緊密堆砌，使得分子鏈產生很大剛性，分子鏈的高度規整又使得PTFE產生高度結晶，這樣導致PTFE的高耐熱性以及高熔點。
（3）與每個碳原子連接的兩個氟原子完全對稱，使得PTFE成為完全的非極性聚合物，賦予PTFE材料極其優異的介電和電絕緣性能。
（4）氟原子對骨架碳原子有屏蔽的作用，加上F-C鍵具有較高鍵能，特別是當一個碳原子上連接有兩個氟原子的時候，鍵長就會進一步縮短，鍵能增大（431KJ/mol-504KJ/mol），使材料具有高度穩定性
（5）PTFE具有非極性以及結晶結構，使得PTFE材料具有優異的耐化學試劑性和耐溶劑性。
（6）分子鏈的高剛性及分子鏈的異常巨大（分子量極高），使得PTFE的熔融粘度極高，很難流動。
（7）分子鏈完全的非極性，使得PTFE分子鏈之間的吸引力很小。PTFE是完全對稱而無支鏈的線型高分子，分子不具有極性。