تواجه هندسة البوليمرات في القرن الحادي والعشرين العديد من التحديات، من بينها:
1- التحديات البيئية: تتمثل في تصميم البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي وإيجاد حلول لتخليص النفايات البلاستيكية.
2- التحديات المرتبطة بالأمان: تتمثل في تطوير البوليمرات الآمنة للاستخدام في المنتجات الطبية والأغذية والمشروبات.
3- التحديات التقنية: تتمثل في تطوير البوليمرات ذات الخصائص الميكانيكية والكيميائية المطلوبة للاستخدام في تطبيقات مثل الطيران والفضاء والسيارات والأجهزة الإلكترونية.
4- التحديات المرتبطة بالتكلفة: تتمثل في تطوير العمليات الإنتاجية الفعالة والمستدامة لتقليل التكلفة وتحسين كفاءة الإنتاج.
5- التحديات المرتبطة بالتنوع: تتمثل في تطوير البوليمرات ذات الخصائص المتعددة والمتنوعة لتلبية احتياجات الأسواق المتنوعة.