A poliizobutilén egy tipikus telített lineáris polimer. A molekulalánc törzse nem tartalmaz kettős kötéseket, nincsenek hosszú oldalláncok, nincsenek aszimmetrikus szénatomok, a szerkezeti egységeket szabályos sorrend köti össze az elejétől a végéig.
A poliizobutén deformálatlan állapotában amorf polimer. Szobahőmérsékleten a nagy molekulatömegű poliizobutén láncok kikristályosodnak a nyújtás során, és a kristályos régióban minden 8. szerkezet ismétlődik, így spirális láncszerkezet alakul ki. A polimerlánc váltakozó szénatomjain a két metilcsoport térbeli összekapcsolódása miatt a polimerlánc nem mutat sík fűrészfog modellt, és a -CH2--ban lévő szén kötési szöge jelentősen megnő, átalakul 109,5 fokról tetraéderes formában 123 fokra, ami a fent említett spirális láncszerkezetet eredményezi.
A polimerizációhoz használt nyersanyagok szerint a tiszta izobuténből (99%-nál nagyobb vagy egyenlő arányban) készült polimereket poliizobuténnek, míg az izobutént, egyéb olefineket (1-butén, cisz{) tartalmazó vegyes könnyű C4 frakciókból készült polimereket. A {3}}butén, az anti-2-butén és az alkánok (n-bután, izobután) általában polibuténként ismertek, mivel kis mennyiségű n-butént tartalmaznak (5% vagy annál kevesebb ) poliizobutén polimer láncaikba ágyazott szerkezeti egységek. Az azonos molekulatömegű kereskedelmi polibutén és poliizobutén szerkezete és tulajdonságai alapvetően megegyeznek.
A láncátviteli reakciók és a lánclezáró reakciók miatt a poliizobutén láncok tipikusan telítetlen kettős kötéseket tartalmaznak a végén. A terminális kettős kötés kémiai szerkezete szerint a poliizobutén közönséges poliizobuténre és reaktív poliizobuténre osztható. A közönséges poliizobutén terminális alfa-olefintartalma kevesebb, mint 15%, a többi szerkezet főként béta-olefinek és belső olefinek; A reaktív poliizobutén olyan poliizobuténre vonatkozik, amelynek terminális alfa-olefin szerkezete meghaladja a 70%-ot. A kereskedelemben kapható reaktív poliizobutén alfa-olefin szerkezeti tartalma jellemzően 80% feletti.