橡皮筋的主要材料是橡膠，這是一種有機物質，無論是天然橡膠還是合成橡膠，都是高分子聚合物，其分子是由許多相同的、簡單的結構單元通過共價鍵重複連線而成的。橡膠的分子鏈很長，而且呈螺旋狀彎曲，當受外力拉伸時，這些螺旋彎曲狀的分子會變直伸展；當外力撤消後，由於內部作用力的影響，它們又會恢復成螺旋彎曲狀，從而使橡膠呈現出很強的彈性。不過，如果橡膠的變形太大或變形時間太長，分子鏈斷裂，就不能回覆原形了，這時會產生永久變形。
所有的固體都有一定的微觀結構。如果施加外力，晶格上的原子就會離開原來的位置，我們說發生了形變。假如外力撤消後，原子由於受到內部作用力的影響，又回到原先的平衡位置，這時物體就能恢復原狀，這樣的形變叫作彈性形變。彈性形變發生在一定限度之內，如果外力過大，使得物體的形變超出了彈性範圍，這時物體就不能夠恢復原狀了。
