Polietilēnam ir laba ķīmiskā stabilitāte, un tas istabas temperatūrā var izturēt atšķaidītu slāpekļskābi, atšķaidītu sērskābi un jebkuru sālsskābes, fluorūdeņražskābes, fosforskābes, bietskābes, etiķskābes, amonjaka, amīnu, ūdeņraža peroksīda, nātrija hidroksīda, kālija hidroksīda utt. Bet tas nav izturīgs pret spēcīgu oksidācijas koroziju, piemēram, sērskābes, koncentrētas slāpekļskābes, hromskābes un sērskābes maisījuma. Iepriekš minētie šķīdinātāji lēnām korodē polietilēnu istabas temperatūrā, bet 90-100 °C temperatūrā koncentrēta sērskābe un koncentrēta slāpekļskābe ātri korodē polietilēnu, izraisot tā iznīcību vai sadalīšanos. Polietilēns ir pakļauts fotooksidācijai, termiskai oksidācijai un ozona sadalīšanai, un ir pakļauts degradācijai ultravioleto staru iedarbībā. Oglekļa melnajam ir lieliska gaismas aizsargietais efekts uz polietilēnu. Pēc apstarošanas var rasties šķērssaistīšana, ķēdes šķēres un nepiesātināto grupu veidošanās.
