聚氨酯纖維的高彈性質和一般的彈力絲（見變形纖維）不同，它是由聚合物大分子組成和超分子結構的特點決定的。聚氨酯嵌段共聚物的大分子是由柔性很大的長鏈段（軟鏈段）和剛性的短鏈段（硬鏈段）交替組成的。以軟鏈段為基體，而硬鏈段分散嵌在其中，其分子結構如圖所示。柔性軟鏈段由脂肪族聚酯或聚醚組成，可以看作是一個容易伸展的彈簧;而剛性鏈段則是由氨基甲酸酯和脲基所組成,如同一個剛性小球。由小球把彈簧相互連接起來組成的網，是一個具有一定強度的彈性體。這兩種鏈段以共價鍵連結在一起。由于軟鏈段中每個單鍵圍繞其相鄰的單鍵作不同程度的內旋轉，因而外形彎彎曲曲的長鏈段象一個雜亂的線團，它的形態不斷地變化。大分子在外力作用下有很大的適應性并且長度也有很大的伸展余地，從而賦于纖維以高伸長和高彈性回復的特性。在硬鏈段中含有極性基團。分子間因氫鍵的作用而形成“區域”結構或結晶，在大分子鏈間起著物理交聯作用，使纖維具有一定的強度。

聚氨酯纖維具有高延伸性（500～70***）、低彈性模量（20***伸長，0.04～0.12克/旦）和高彈性回復率（20***伸長，95～99%）。除強度較大外,其他物理機械性能與天然乳膠絲十分相似。它比乳膠絲更耐化學降解，具有中等的熱穩定性,軟化溫度約在200℃以上。用于合成纖維和天然纖維的大多數染料和整理劑，也適用于聚氨酯彈性纖維的染色和整理。聚氨酯彈性纖維耐汗、耐海水并耐各種干洗劑和大多數防曬油。長期暴露在日光下或在氯漂白劑中也會褪色，但褪色程度隨聚氨酯纖維的類型而不同，差異很大。

聚氨酯彈性纖維一般不單獨使用，而是少量地摻入織物中。它通常有三種主要形式：①裸絲；②單層或雙層包線紗；③皮芯紗或皮芯合股紗。這種纖維既具有橡膠性能又具有纖維的性能，易于紡制25～2500旦不同粗細的絲,因此廣泛被用來制作彈性編織物,如襪口、家具罩、滑雪衣、運動服、醫療織物、帶類、軍需裝備、宇航服的彈性部分等。隨著人們對織物提出新的要求，如重量輕、穿著舒適合身、質地柔軟等，低纖度聚氨酯彈性絲織物在合成纖維織物中所占的比例也越來越大。