PE受热后，随温度的升高，结晶部分逐渐熔化，无定形部分逐渐增多。显然，熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125～137℃，LDPE的熔点约为105～120℃。PE的Tg随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异，而且因测试方法不同有较大差别，一般认为在-50℃以下。PE的脆化温度(Tb)约在- 60～ - 70℃，随相对分子质量增大脆化温度降低，如较高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140℃。较低的Tg和Tb使得PE具有优异的耐寒性，在较低的温度（-50℃）下仍具有较好的韧性。但PE的使用温度不高，受力情况下即使很小的载荷其变形温度也会很低。一般，LDPE的连续使用温度在60℃以下，HDPE在80℃以下。PE的比热容、热导率、线胀系数随温度升高变化不大。但PE的热容量比大多数热塑性塑料都大，线膨胀系数也较大，在成型加工中应予注意。