Cao su tự nhiên và tổng hợp có các đặc tính khác nhau vì chúng chứa các phân tử cấu tạo khác nhau. Cao su tự nhiên được chiết xuất như nhựa cây từ cây cao su, Hevea brasilensis, và được nung nóng để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. Cao su tổng hợp thường được làm từ các polyme có trong dầu mỏ được chiết xuất trong quá trình chưng cất.
Quá trình mà cao su tự nhiên được chuẩn bị để sử dụng được gọi là lưu hóa, và nó đòi hỏi phải làm nóng cao su với sự có mặt của lưu huỳnh. Đôi khi, một chất phụ gia như đen carbon được thêm vào để làm cứng cao su cho các mục đích sử dụng nặng như lốp ô tô. Cao su tổng hợp là một polyme trực tiếp của isopren, được chiết xuất từ dầu hoặc khí tự nhiên.
Không giống như cao su tự nhiên, nhiều loại cao su tổng hợp đã được phát triển để đáp ứng các nhu cầu đặc biệt nhất định. Ví dụ, Thiokol được sử dụng chủ yếu cho chất trám khe. Nhóm chất tổng hợp neoprene, có nguồn gốc từ sự trùng hợp của chloroprene, rất ổn định so với cao su tự nhiên và hầu hết các chất tổng hợp khác, và do đó được sử dụng cho nhiều ứng dụng như bộ đồ nỉ, tay áo máy tính xách tay và các thiết bị y tế bền. Tính dẫn điện thấp của Neoprene cũng làm cho nó hữu ích như một chất cách điện trong hệ thống dây điện. Bởi vì các phân tử của cao su tự nhiên hình thành các liên kết đôi không bão hòa, nó quá phản ứng với các hóa chất khác để được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng như vậy.
