其一是使水进入分子之间，起到类似增塑剂的作用，它与分子中的极性氨基甲酸酯基产生氢键，从而大大减弱了原聚合物主链间的氢键作用，致使聚氨酯物理性能显著降低。这种吸水是可逆的，属于物理变化，经干燥脱水，仍可恢复原来的性能。
其二是水解化学变化，不可逆。在各种聚氨酯水解中，聚酯型最为明显，主链的酯基水解生成两个较短的链，一个短链末端为羟基，另一个为羧基。酸性的羧基又加速了其他酯链节的进一步水解，这是一种自动催化的连锁反应。碱性物质尿素、氨类是水解催化剂。制备聚氨酯使用的催化剂，如二月挂酸二丁基锡，辛酸亚锡等残留在聚氨酯体系中也会成为水解催化剂。聚酯型和聚醚型聚氨酯的水解过程是不同的。由于酯基最易水解，所以，聚酯型聚氨酯弹性体的水解作用表现为主链断裂，分子量降低，拉伸强度和伸长率急剧下降。而聚醚型弹性体，由于醚基和氨基甲酸酯基耐水解，所以水解作用表现为交联慢慢断裂，分子量逐渐降低，拉伸强度下降缓慢，伸长率开始增加，然后再下降。聚氨酯常见的基团抗水解能力排列次序如下：
醚基＞氨基甲酸酯＞脲，缩二脲＞酯基
据报道，聚醚型聚氨酯的水解稳定性约为聚酯型的5～10倍。研究者常通过降低聚酯的酸值，添加抗水解助剂或者改变聚氨酯软嵌段链节的结构来改善其水解稳定性。试验证明，二元醇次甲基数目大，制备的聚酯型聚氨酯水解稳定性提高。如1，6-己二醇制备的聚酯型聚氨酯水解稳定性较乙二醇制备的好一些。
