加熱によって硬化し、硬化後は再び加熱しても軟化せず、そのままの形を保つプラスチックの総称。原料のモノマー（重合性の単分子）や部分的に重合したポリマー中間反応物（分子量数十万から数百万の高分子）に、架橋を促進する触媒などを配合して金型に入れ、加圧、加熱して直接反応させ、成形加工したものである。硬化後も加熱によって軟化する熱可塑性樹脂と異なり、分子間の架橋によって三次元網目状構造をしているため、耐熱性があり、成形後は加熱しても軟化せず、耐薬品性、絶縁性もよい。たとえば、ベークライト（bakelite）は1910年に工業化された最も古い熱硬化性樹脂であり、フェノールとホルムアルデヒドとの付加・縮合重合によって作られたもので、熱硬化樹脂の一つとして知られるフェノール樹脂（phenol resin）の代表格である。広い温度範囲に対して安定で、絶縁性もよく、自動車や電気部品として使用されている。
アミノ樹脂（amino resin）はアミノ基（-NH₂）をもつ熱硬化樹脂で、尿素やメラミンとホルムアルデヒドとの反応で作られ、それぞれ尿素樹脂（urea resin）、メラミン樹脂（melamine resin）とよばれており、木材の接着剤、食器などに使われている。また、エポキシ樹脂（epoxy resin）はエポキシ基（）を二つ以上もつポリマーで、アミノ基などを二つもつ硬化剤と混合して硬化させ、電気部品や塗料、接着剤などに使われている。ポリウレタン樹脂（polyurethane resin）はジイソシアネート（O=C=N-R-N=C=O）とジオール類（HO-R'-OH）から作られ、ウレタン結合（-NH-CO-O-）をもつもので、柔軟性、強靭性、低温特性があり、ソファ、冷蔵庫の断熱材に使用されている。それ以外にも、金属に匹敵する機械強度をもつ不飽和ポリエステル樹脂（unsaturated polyester resin）、超耐熱性のあるポリイミド樹脂（polyimide resin）などがある。