Le caoutchouc naturel et synthétique ont des propriétés différentes car ils contiennent des molécules constitutives différentes. Le caoutchouc naturel est extrait sous forme de sève de l'hévéa, Hevea brasilensis, et chauffé pour en faire un produit fini. Le caoutchouc synthétique est généralement fabriqué à partir de polymères trouvés dans le pétrole qui sont extraits lors de la distillation.
Le processus par lequel le caoutchouc naturel est préparé pour être utilisé est appelé vulcanisation, et il consiste à chauffer le caoutchouc en présence de soufre. Parfois, un additif tel que le noir de carbone est ajouté pour rigidifier le caoutchouc pour des utilisations intensives telles que les pneus d'automobile. Le caoutchouc synthétique est un polymère direct d'isoprène, qui est extrait du pétrole ou du gaz naturel.
Contrairement au caoutchouc naturel, divers types de caoutchouc synthétique ont été développés pour répondre à certains besoins spécifiques. Le thiokol, par exemple, est principalement utilisé pour les mastics. Le groupe des néoprènes synthétiques, qui est dérivé de la polymérisation du chloroprène, est très stable par rapport au caoutchouc naturel et à la plupart des autres synthétiques, et est donc utilisé pour de multiples applications telles que les combinaisons, les housses pour ordinateurs portables et les dispositifs médicaux durables. La faible conductivité électrique du néoprène le rend également utile comme isolant dans le câblage électrique. Parce que les molécules de caoutchouc naturel forment des doubles liaisons insaturées, il est trop réactif avec d'autres produits chimiques pour être largement utilisé pour de telles applications.