Термостійкість поліетилену до високих температур є відносною, температура його термостійкості вище 100°C, але високомолекулярний поліетилен витримує нагрівання до 150°C. Поліетилен часто здатний витримувати більш високі температури під час обробки та зберігання. Однак, якщо поліетилен постійно піддається дії високих температур, наприклад нагрівання під прямими сонячними променями або під впливом електричних приладів, можуть відбутися такі фізичні зміни, як термоокислювальне старіння та зшивання, що призведе до того, що матеріал стане крихким, крихким і поступово втрачає початкові механічні властивості.
