Visokotemperaturna odpornost polietilena je relativna, temperatura toplotne odpornosti je nad 100 °C, vendar lahko polietilen z visoko molekulsko maso prenese toploto do 150 °C. Polietilen je med predelavo in skladiščenjem pogosto sposoben prenesti višje temperature. Če pa je polietilen nenehno izpostavljen visokim temperaturam, kot je segrevanje na neposredni sončni svetlobi ali izpostavljenost električnim napravam, lahko pride do fizikalnih sprememb, kot sta termooksidativno staranje in zamreženje, zaradi česar material postane krhek, krhek in postopoma izgubi svoje prvotne mehanske lastnosti.
