Vật liệu đàn hồi là những vật liệu sẽ giãn dài khi có tải và sẽ co rút lại xấp xỉ hình dạng ban đầu khi tải được lấy đi. Vật liệu polyurethane cũng có tính đàn hồi này nhưng do bản chất liên kết trong mạng lưới polyurethane khác với cao su nên tính đàn hồi của nó cũng khác biệt. Các mạch trong vật liệu polyurethane có nhiều nhóm phân cực và tại đây xuất hiện liên kết hydro. Trong khi các loại cao su thông thường có các mạch dài, xoắn và được liên kết ngang bằng lưu huỳnh hoặc peroxide. Vì thế, đối với cao su khi tác động ứng suất các mạch duỗi thẳng, trượt lên nhau. Do đó, cần sử dụng các chất độn gia cường như than đen để giảm độ giãn dài và tăng mô-đun đàn hồi cho cao su. Trong khi đó, các mạch trong polyurethane gắn với nhau bằng liên kết hydro làm cho chúng không trượt lên nhau, làm giảm độ giãn dài và tăng mô-đun đàn hồi của vật liệu, nên không cần sử dụng thêm các chất độn tăng cường lực.

Mô-đun đàn hồi bằng ứng suất chia cho độ biến dạng và nó thường được xác định ở những độ biến dạng nhất định, thông thường là biến dạng kéo ở các độ giãn dài 100%, 200% và 300%. Trong đó, ứng suất kéo thường được xác định dựa trên diện tích mặt cắt ngang ban đầu, không phải là diện tích tại điểm gãy nên ứng suất kéo thực tế lớn hơn nhiều giá trị tính toán của nó. Số liệu biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất kéo và biến dạng kéo là một thông số kỹ thuật quan trọng, cần xem xét của vật liệu polyurethane. Chúng được biểu diễn bằng các đồ thị ứng suất - biến dạng.