Polyvinylalkohol har en smältpunkt på 230 grader och en glastemperatur som sträcker sig från 75 grader till 85 grader. När den värms upp i luft till temperaturer över 100 grader, missfärgas den gradvis och blir spröd. Vid upphettning till 160–170 grader genomgår den uttorkning och företring, vilket resulterar i en förlust av löslighet; sönderdelningen börjar vid 200 grader. Vid temperaturer över 250 grader omvandlas den till en polymer som innehåller konjugerade dubbelbindningar.
Polyvinylalkohol är en vatten-löslig polymer som inte syntetiseras direkt genom polymerisation av monomerer, utan snarare erhålls via hydrolys av polyvinylacetat. Det finns som ett vitt, luktfritt fast ämne i form av flingor, flockar eller pulver. De fysikaliska egenskaperna hos polyvinylalkohol påverkas av dess kemiska struktur, alkoholysgrad och polymerisationsgrad. Två distinkta kemiska strukturer finns inom polyvinylalkoholmolekylen-närmligen 1,3-etylenglykolstrukturen och 1,2-etylenglykolstrukturen-även om den dominerande formen är 1,3-etylenglykolstrukturen, även känd som "huvud-till-svans"-strukturen.
