聚酰亚胺分类方法很多，按化学组成可分为脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺。由于脂肪族聚酰亚胺的实用性很差，所以我们一般所说的聚酰亚胺是指芳香族聚酰亚胺。按可再加工特性可把其分为热塑性聚酰亚胺和热固性(缩合型)聚酰亚胺。

按所用有机芳香族四酸二酐单体结构的不同，热塑性聚酰亚胺又可分为均苯酐型、醚酐型、酮酐型和氟酐型聚酰亚胺等。这类聚合物在-200—260℃范围内都具有优异的机械性能、介电和绝缘性能以及耐辐射性能，并且具有优异的耐热性和抗热氧化性能。

均苯酐型聚酰亚胺：它是最早实现商业化的由均苯四甲酸二酐和有机芳香族二胺反应，然后经亚胺化处理生成的不溶不熔的聚酰亚胺。该类聚酰亚胺不仅具有很高的耐热性，还是极强的高性能绝缘材料，同时具有较高的抗高能辐射性、电绝缘性、介电性能以及耐磨性。并且只有达到500℃以上该材料才会开始分解，在低于500℃的情况下只会损失极少的重量。

联苯酐型聚酰亚胺：是联苯二酐和与有机芳香族二胺反应，然后经亚胺化处理生成的聚酰亚胺。该类聚酰亚胺具有高强度、低介电常数、低热胀系数，是电子薄膜和高性能纤维的基体树脂。

含氟聚酰亚胺：是由六氟酐(6FDA)和有机芳香二胺，或者由含氟二胺与有机芳香二酐反应而得。该类聚酰亚胺具有较高的耐热性能、抗热氧化稳定性和高透明性能。然而在现阶段该材料并没有得到广泛的应用，也不适合进行大规模应用，因为该材料的单体成本偏高。