Polymeerikemia on polymeereinä tunnettujen synteettisten ja orgaanisten kemiallisten aineiden tutkimusta ja käsittelyä. Polymeeri on toistuva ketju molekyylejä, jotka liittyvät yhteen muodostaen niin sanotun makromolekyylin. Polymeerit ovat monipuolisia aineita, joilla on erilaisia ominaisuuksia, kuten joustavuus, keveys, kovuus ja kestävyys. Polymeerikemistit ovat löytäneet tapoja eristää ja kehittää näitä ominaisuuksia. Lisäksi ne tunnistavat tiettyjen polymeerien ainutlaatuiset johtavat ja kemialliset ominaisuudet teolliseen ja lääketieteelliseen käyttöön.
Tämä kemian ala on ollut muodossa tai toisessa tieteen alueella 19-luvun puolivälistä lähtien. Nitroselluloosa, varhainen polymeeri, kehitettiin käyttämällä Henri Braconnotin ja Christian Schönbeinin tutkimusta. Seuraavina vuosina nitroselluloosaa ja sen johdannaisia käytettiin monin eri tavoin, myös tehokkaana haavasidoksena Yhdysvaltain sisällissodan aikana.
Ranskalainen teollisuusmies Hilaire de Chardonnet avasi ensimmäisen synteettikuitutehtaan vuonna 1884. Se tuotti viskoosiraioniksi kutsuttua polymeerikangasta, jota käytettiin silkin halvempana korvikkeena. Siitä lähtien polymeerikemian ala on laajentunut suuresti saavuttaen huippunsa 20-luvun alussa Kevlarin® ja nailonin kehityksen myötä. Näiden materiaalien kehittäminen herätti suurta kiinnostusta, joka jatkuu tähän päivään asti. Useita tuhansia aineita, joilla on käytännön sovelluksia, on valmistettu 20-luvun alusta lähtien polymeerikemian kehityksen seurauksena.
Polymeerien käyttö on yleistä nyky-yhteiskunnassa, ja se tarjoaa olennaisia kemiallisia komponentteja moniin ihmisten päivittäin käyttämiin esineisiin. Renkaat, muovipussit, CD-levyt ja kertakäyttöiset piilolinssit sisältävät kaikki tämän tieteenalan kehittämiä materiaaleja. Joka vuosi markkinoille tuodaan yhä enemmän synteettisiä ja orgaanisia polymeerejä sisältäviä tuotteita. Koska useimmat polymeerit ovat synteettisiä, niitä hyödyntävät tuotteet vaativat yleensä pienempiä määriä uusiutumattomia luonnonvaroja verrattuna muihin materiaaleihin valmistettuihin vastaaviin.
Polymeerikemian tutkimus on itsessään monen miljardin Yhdysvaltain dollarin ala. Tämä johtuu sen laajasta käyttökelpoisuudesta lähes kaikilla teollisuuden ja tieteen aloilla. Usein tunnistetaan ensin tarve, jonka polymeerit voivat tyydyttää, ja sen jälkeen haetaan rahoitusta tähän tarkoitukseen sopivan polymeerin kehittämiseksi. Kun polymeeri on kehitetty, polymeerikemistit voivat tutkia sitä löytääkseen muita mahdollisia sovelluksia sekä johdannaisia, joilla voi olla omat käyttötarkoituksensa.