聚合反应的分类可以从不同角度进行探讨。首先，从W.H.卡罗瑟斯的划分来看，聚合反应主要分为加聚反应和缩聚反应。缩聚反应是指单体间多次缩合，产生低分子副产物，如水、醇等，生成的聚合物称为缩聚物。而加聚反应，如α-烯烃的聚合，不产生副产物，聚合物的化学组成与起始单体相同，称为加聚物。
其次，P.J.弗洛里根据反应机制，将聚合反应分为逐步聚合和链式聚合。逐步聚合每一步反应速率和活化能相对稳定，初期生成低聚体，分子量随时间增加，如乙二醇与对苯二甲酸的缩聚，以及聚氨酯的聚加成反应等。链式聚合则涉及引发、增长和终止等步骤，可通过多种引发方式，如引发剂引发、热引发、光引发等，且转化率和分子量受时间影响不同。
此外，根据单体和聚合物的结构特性，还有定向聚合（如立构有规聚合）、异构化聚合（如单体异构化聚合）、开环聚合（如环醚的离子型开环聚合）和环化聚合（如苯乙烯的负离子活性聚合）等多种类型。这些聚合反应各有其特定的反应机制和产物特性。
聚合反应是由单体合成聚合物的反应过程。有聚合能力的低分子原料称单体，分子量较大的聚合原料称大分子单体。若单体聚合生成分子量较低的低聚物，则称为齐聚反应(oligomerization),产物称齐聚物。一种单体的聚合称均聚合反应，产物称均聚物。两种或两种以上单体参加的聚合，则称共聚合反应，产物称为共聚物。