Vernetzung bezeichnet die Ausbildung kovalenter oder supramolekularer Bindungen zwischen Polymerketten oder oligomeren Bausteinen, wodurch ein dreidimensionales Netzwerk entsteht. Der Übergang von linearer oder verzweigter zu vernetzter Struktur führt typischerweise zu erhöhtem Elastizitätsmodul, verbesserter Lösemittel- und Temperaturbeständigkeit sowie verändertem Relaxations- und Diffusionsverhalten.

Auf molekularer Ebene unterscheidet man kovalente Vernetzung (z. B. C–C-Vernetzungen, Oxim-Ligation), ionische Vernetzung und physikalische Vernetzung über Wasserstoffbrücken, π-π-Wechselwirkungen oder Kristallite. Kovalente Netzwerke sind irreversibel (Duroplaste), während physikalisch vernetzte Systeme oft thermoreversibel sind (z. B. bestimmte Elastomere und Hydrogelsysteme).

Die Vernetzungsmethoden lassen sich in chemische, photochemische und enzymatische Verfahren gliedern. Chemische Vernetzung nutzt bifunktionelle oder multifunktionelle Vernetzer (Peroxide, Isocyanate, Epoxide), die durch Temperatur oder Katalysatoren aktiviert werden. Photochemische Vernetzung (Photovernetzung, UV-induzierte Vernetzung, Zwei-Photonen-Vernetzung) basiert auf lichtempfindlichen Gruppen wie Acrylaten oder Methacrylaten und ermöglicht ortsaufgelöste Strukturierung bis in den Mikrometerbereich.

Enzymatische Vernetzung gewinnt insbesondere in der Biomaterialforschung an Bedeutung, da sie unter milden Bedingungen (wässrig, physiologischer pH, moderate Temperaturen) hochspezifische Bindungen erzeugt und zellverträgliche Prozessführungen erlaubt.

Für das Werkstoffdesign ist die Vernetzungsdichte eine zentrale Kenngröße. Sie steuert Glasübergangstemperatur, Quellgrad, Kriechverhalten und Bruchzähigkeit. Eine präzise Kontrolle von Chemie, Kinetik und räumlicher Verteilung der Vernetzungen ist Voraussetzung für die Entwicklung moderner Funktionswerkstoffe, etwa in Beschichtungen, Klebstoffen, Formgedächtnissystemen und bioaktiven Hydrogelen.