涤纶短纤维的根本组成物质是聚对苯二甲酸乙二醇酯,分子式 HO-H2C-H2C-O[-OC-Ph-COOCH2CH2O-]n，因分子链上存在很多酯基故称聚酯纤维（PET），其长链分子的化学结构式为H(OCH2CCOCO)NOCH2CH2OH,用于纤维的聚酯相对分子量一般在18000~25000左右，仿毛分子量较低，工业产品分子量较高。实际上，其间还有少量的单体和低聚物存在。这些低聚物的聚合度较低，又以环状形式存在。聚对苯二甲酸乙二酯可由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过直接酯化法制取对苯二甲酸乙二酯9BHET）后缩聚而成。
从分子组成来看，它是由短脂肪烃链、酯基、苯环、端醇羟基所构成。分子中除存在两个端醇羟基外，并无其它极性基团，因而纤维亲水性极差。分子中约含有46%酯基，酯基在200℃以上时能发生水解、热裂解，遇强碱则皂解，使聚合度下降，100℃以下普通用量的洗涤剂洗衣粉对产品无任何影响；分子中还含有脂肪族烃链，它能使涤纶分子具有必定柔曲性，但由于涤纶分子中还有不能内旋转的苯环，故大分子根本为刚性分子，分子链易于保持线型。因而，大分子在这一条件下很简单构成结晶，故涤纶的结晶度和取向性较高。
