丁苯橡胶的分子结构式如下：CH2=CH—CH=CH2
丁苯橡胶的化学结构中含有4个结构单元：苯乙烯结构单元、顺式1,4-丁二烯结构单元、反式1,4-丁二烯结构单元以及1,2-丁二烯结构单元。微观结构特征取决于：苯乙烯质量分数、顺式1,4-丁二烯质量分数、反式1,4-丁二烯质量分数以及1,2-丁二烯质量分数。宏观结构特征包括：支化、凝胶质量分数、分子量、相对分子量分布。
丁苯橡胶结构不规整，不易结晶，是无定形聚合物。数均分子量为（1.5～4）×105，重均分子量为（2～10）×105，通用丁苯橡胶的玻璃化温度为-55 ℃，苯乙烯含量大的丁苯橡胶玻璃化温度高。
丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。可以按需要的比例从100%的丁二烯（顺式、反式的玻璃化温度都是-100 ℃）调到100%的聚苯乙烯（玻璃化温度为90℃）。玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用，大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%，这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。非充油乳液聚合丁苯橡胶的数均相对分子量约为10万。充油丁苯橡胶的相对分子量可相对高一些。
丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大，在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式-1,4和反式-1,4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。在低温丁苯和高温丁苯中1,2-丁二烯链节的含量相差不太大，所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。
低温丁苯橡胶性能优于高温丁苯橡胶，高温（50 ℃）聚合时，支化较严重，凝胶物含量较高；在同等分子量下，高温丁苯橡胶分子量分布较宽。低温聚合下由于它的分子量分布较窄，硫化时不被硫化的低分子量部分较少，可均匀硫化，从而使交联密度较高。故由低温丁苯橡胶所得硫化胶的物理机械性能（如拉伸强度、弹性及加工性）均较高温丁苯为优。 |
