Polistirena dari segi kimianya merupakan hidrokarbon berantai panjang di mana teras karbon yang berselang seli dihubungkan pada kumpulan fenil (yakni nama untuk cincin aromatik benzena). Formula kimianya ialah (C8H8)n; ia mengandungi unsur kimia karbon dan hidrogen.

Sifat bahan ini ditentukan oleh tarikan van der Waals berjarak rendah antara rantai polimer. Memandangkan setiap molekul rantai hidrokarbon dari bahan ini mempunyai ribuan atom, jumlah daya tarikan antara molekul dikira besar. Apabila polistirena dipanaskand (atau dicacatkan pada kadar yang pantas kerana gabungan sifat-sifat penebatan haba dan likat anjalnya), rantai-rantai di dalamnya boleh menampung tahap konformasi (conformation) yang lebih tinggi serta menggelongsor antara satu sama lain.

Polistirena baru mempunyai kekuatan yang sama seperti aluminium tulen, manun ia lebih anjal dan ringan (1.05 g/sm3 untuk polistrena baru berbanding dengan 2.70 g/sm3 untuk aluminium).