สายโซ่โมเลกุลของ TPU สร้างโครงสร้างบล็อกเชิงเส้นซึ่งประกอบด้วยเซกเมนต์อ่อน-โอลิโกเมอริกโพลิออล (ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000–6,000)- และเซกเมนต์แข็งที่ประกอบด้วยไดไอโซไซยาเนตและสารขยายสายโซ่ ส่วนที่อ่อนนุ่มประกอบด้วย 60% ถึง 95% ขององค์ประกอบเพื่อให้มั่นใจถึงความยืดหยุ่น ในขณะที่ส่วนที่แข็งจะก่อให้เกิดจุดตัดทางกายภาพ-ที่เชื่อมโยงผ่านพันธะไฮโดรเจน
TPU ที่ทำจากโพลีเอสเตอร์-ใช้วัตถุดิบ เช่น โพลีเอทิลีนอะดิเพต (PEA-2000) ในขณะที่ TPU ที่ใช้โพลีเอเทอร์-ใช้ polytetrahydrofuran ether glycol (PTMG) ความแตกต่างในระดับของการแยกเฟสระหว่างทั้งสองระบบส่งผลให้ประเภทที่ใช้โพลีเอสเตอร์-มีความต้านทานแรงดึงที่สูงกว่าประเภทที่ใช้โพลีเอเทอร์ 30% ถึง 50%
