Poliizobutylen jest typowym nasyconym polimerem liniowym. Główna część łańcucha molekularnego nie zawiera wiązań podwójnych, nie ma długich łańcuchów bocznych, nie ma asymetrycznych atomów węgla, a jednostki strukturalne są połączone regularną sekwencją od początku do końca.
W stanie nieodkształconym poliizobuten jest polimerem amorficznym. W temperaturze pokojowej łańcuchy poliizobutenu o dużej masie cząsteczkowej krystalizują podczas rozciągania, a w obszarze krystalicznym co 8 struktur powtarza się, tworząc strukturę łańcucha helikalnego. Ze względu na przestrzenne splatanie się dwóch grup metylowych na naprzemiennych atomach węgla łańcucha polimeru, łańcuch polimeru nie wykazuje płaskiego modelu zęba piłokształtnego, a kąt wiązania węgla w - CH2- znacznie wzrasta, przekształcając od 109,5 stopnia w postaci czworościennej do 123 stopni, co daje wspomnianą wyżej strukturę łańcucha spiralnego.
Ze względu na surowce użyte do polimeryzacji, polimery wykonane z czystego izobutenu (większego lub równego 99%) nazywane są poliizobutenem, natomiast polimery wykonane z mieszanych lekkich frakcji C4 zawierających izobuten, inne olefiny (1-buten, cis{ {3}}buten i anty-2-buten) oraz alkany (n-butan, izobutan) są powszechnie znane jako polibuten ze względu na obecność niewielkiej ilości n-butenu (mniejszej lub równej 5% ) jednostki strukturalne osadzone w ich łańcuchach polimeru poliizobutenowego. Struktura i właściwości komercyjnego polibutenu i poliizobutenu o tej samej masie cząsteczkowej są w zasadzie takie same.
Ze względu na reakcje przeniesienia łańcucha i reakcje zakończenia łańcucha, łańcuchy poliizobutenu zazwyczaj zawierają na swoich końcach nienasycone wiązania podwójne. Zgodnie z budową chemiczną końcowego wiązania podwójnego poliizobuten można podzielić na zwykły poliizobuten i reaktywny poliizobuten. Końcowa zawartość alfa olefin w zwykłym poliizobutenie jest mniejsza niż 15%, a inne struktury to głównie beta olefiny i olefiny wewnętrzne; Reaktywny poliizobuten odnosi się do poliizobutenu o zawartości końcowej struktury alfa olefiny przekraczającej 70%. Dostępny w handlu reaktywny poliizobuten ma zazwyczaj zawartość struktury alfa olefiny przekraczającą 80%.
