聚酰亚胺品种繁多、形式多样，据不完全统计，已被用来合成聚酰亚胺的二酐有400多种，二胺则达到了上千种，因此被合成并进行研究的聚酰亚胺至少已达数千种。同时聚酰亚胺在合成上具有多条途径，因此可以根据各种应用目的进行选择，这种合成上的易变通性是其他高分子所难以媲美的。
(1)聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成，这两种单体与众多其他杂环聚合物，如聚苯并咪唑、聚苯并嚼唑、聚苯并噻唑、聚喹蟋啉及聚喹啉等的单体比较，原料来源广，合成也较容易。
(2)聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF、DMAc、NMP或THF／甲醇等混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可溶的聚酰胺酸，由聚酰胺酸溶液成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液或粉末。二酐和二胺还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺，然后再热转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便，前者称为单体反应物的聚合(polymerization of monomeric reactants，PMR)方法，可以获得低黏度、高固含量的溶液，在加工时有一个具有低熔体黏度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了聚合物的溶解性，在转化的过程中不放出低分子化合物。
(3)只要二酐(或四酸)和二胺达到合格的纯度，则不论采用何种缩聚方法，都很容易获得足够高的相对分子质量，加入单元酐或单元胺还可以方便地对相对分子质量进行调控。
(4)含有酐(或邻位二酸)端基和氨端基的低相对分子质量聚酰亚胺在真空下加热时可以彼此发生反应，使相对分子质量继续增长。
(5)很容易在链端或链上引入反应基团形成活性低聚物，从而得到热固性聚酰亚胺。
(6)利用聚酰胺酸中的羧基进行酯化或成盐，引入光敏基团或长链烷基，获得双亲聚合物，可得到光刻胶、杂化材料或用于LB膜的制备。
(7)，一般的合成聚酰亚胺过程都不产生无机盐，其预聚物或聚酰亚胺的溶液可以直接用于涂膜或纺丝，无须进行繁杂的洗涤以去除会降低性能的无机盐副产物，这对于绝缘材料的制备特别有利。
(8)作为单体的二酐和二胺在高真空和适当温度下容易升华，因此可以利用气相沉积法在工件，特别是表面凹凸不平或具有尖锐边缘的器件上形成聚酰亚胺薄膜。
