聚四氟乙烯的分子链结构为-[-CF2-CF2-]-n，可以看做是聚乙烯分子链骨架上碳原子连接的所有氢原子全部由氟原子取代后的结果。
由此PTFE具有以下结构特点：
（1）由于氟原子体积比氢原子大，F-C键长又短，相邻大分子的氟原子的负电荷又相互排斥，使分子链已不可能像聚乙烯分子那样，在空间中呈平面锯齿形排列，而只能是以拉长的螺旋形（扭曲的锯齿形）排列，才能使教的氟原子紧密地堆砌在碳-碳链骨架周围。
（2）氟原子与骨架碳原子连接在一起，紧密堆砌，使得分子链产生很大刚性，分子链的高度规整又使得PTFE产生高度结晶，这样导致PTFE的高耐热性以及高熔点。
（3）与每个碳原子连接的两个氟原子完全对称，使得PTFE成为完全的非极性聚合物，赋予PTFE材料极其优异的介电和电绝缘性能。
（4）氟原子对骨架碳原子有屏蔽的作用，加上F-C键具有较高键能，特别是当一个碳原子上连接有两个氟原子的时候，键长就会进一步缩短，键能增大（431KJ/mol-504KJ/mol），使材料具有高度稳定性
（5）PTFE具有非极性以及结晶结构，使得PTFE材料具有优异的耐化学试剂性和耐溶剂性。
（6）分子链的高刚性及分子链的异常巨大（分子量极高），使得PTFE的熔融粘度极高，很难流动。
（7）分子链完全的非极性，使得PTFE分子链之间的吸引力很小。PTFE是完全对称而无支链的线型高分子，分子不具有极性。