Molekulárne reťazce TPU tvoria lineárnu blokovú štruktúru pozostávajúcu z mäkkých segmentov-oligomérnych polyolov (s molekulovou hmotnosťou 1 000 – 6 000)-a tvrdých segmentov zložených z diizokyanátov a predlžovačov reťazca. Mäkké segmenty tvoria 60 % až 95 % zloženia, aby sa zaistila elasticita, zatiaľ čo tvrdé segmenty tvoria fyzikálne krížové{9}} spojovacie body prostredníctvom vodíkových väzieb.
TPU na báze -polyesteru využíva suroviny, ako je polyetylénadipát (PEA-2000), zatiaľ čo TPU na báze-polyéteru využíva polytetrahydrofuránéterglykol (PTMG). Rozdiel v stupni separácie fáz medzi týmito dvoma systémami vedie k tomu, že typ na báze polyesteru{7}} vykazuje pevnosť v ťahu, ktorá je o 30 % až 50 % vyššia ako u typu na báze polyéteru.