Η αντίσταση του πολυαιθυλενίου σε υψηλή θερμοκρασία είναι σχετική, η θερμοκρασία αντοχής του στη θερμότητα είναι πάνω από 100°C, αλλά το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους μπορεί να αντέξει θερμότητα έως και 150°C. Το πολυαιθυλένιο είναι συχνά ικανό να αντέχει σε υψηλότερες θερμοκρασίες κατά την επεξεργασία και την αποθήκευση. Ωστόσο, εάν το πολυαιθυλένιο εκτίθεται συνεχώς σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως θερμαίνεται στο άμεσο ηλιακό φως ή εκτίθεται σε ηλεκτρικές συσκευές, μπορεί να προκύψουν φυσικές αλλαγές όπως η θερμοοξειδωτική γήρανση και η διασύνδεση, με αποτέλεσμα το υλικό να γίνει εύθραυστο, εύθραυστο και σταδιακά χάνει τις αρχικές μηχανικές του ιδιότητες.
