O método de produção mais comum de PE é por meio do processamento de pasta ou de fase gasosa, e alguns são produzidos pelo processamento de fase de solução. Todos esses processos são reações exotérmicas envolvendo monômero de etileno, monômero de α-olefina, sistema de catalisador (pode ser mais de um composto) e vários tipos de diluentes. O hidrogênio e alguns catalisadores são usados para controlar o peso molecular. O reator de pasta é geralmente um tanque agitado ou um reator de circuito fechado de grande escala mais comumente usado no qual a pasta pode ser agitada em circulação. Quando etileno e comonômero (conforme necessário) entram em contato com o catalisador, partículas de polietileno são formadas.
Após a remoção do diluente; grânulos de polietileno ou grânulos em pó são secos e adicionados com aditivos de acordo com a dosagem para produzir pellets. Uma linha de produção moderna com grandes reatores com extrusoras de parafuso duplo pode produzir mais de 40.000 libras de PE por hora. O desenvolvimento de novos catalisadores contribui para melhorar o desempenho de novos graus de HDPE. Os dois tipos de catalisadores mais comumente usados são Philips' catalisadores à base de óxido de cromo e catalisadores de composto de titânio-alquil alumínio. O HDPE produzido pelo catalisador Phillips tem uma distribuição de peso molecular de largura média; o catalisador de titânio-alquil alumínio tem uma distribuição estreita de peso molecular. O catalisador usado na produção de polímeros MDW estreitos em um reator duplo também pode ser usado para produzir graus MDW largos. Por exemplo, dois reatores em série que produzem produtos de peso molecular significativamente diferentes podem produzir polímeros de peso molecular bimodal que têm uma faixa completa de distribuição de peso molecular.
