PE受熱后，隨溫度的升高，結晶部分逐漸熔化，無定形部分逐漸增多。顯然，熔點與結晶度和結晶形態有關。HDPE的熔點約為125～137℃，LDPE的熔點約為105～120℃。PE的Tg隨相對分子質量、結晶度和支化程度的不同而異，而且因測試方法不同有較大差別，一般認為在-50℃以下。PE的脆化溫度(Tb)約在- 60～ - 70℃，隨相對分子質量增大脆化溫度降低，如較高相對分子質量聚乙烯的脆化溫度低于-140℃。較低的Tg和Tb使得PE具有優異的耐寒性，在較低的溫度（-50℃）下仍具有較好的韌性。但PE的使用溫度不高，受力情況下即使很小的載荷其變形溫度也會很低。一般，LDPE的連續使用溫度在60℃以下，HDPE在80℃以下。PE的比熱容、熱導率、線脹系數隨溫度升高變化不大。但PE的熱容量比大多數熱塑性塑料都大，線膨脹系數也較大，在成型加工中應予注意。