La maggior parte dei materiali plastici per ingegneria sono generalmente adatti anche per le basse temperature: quanto basse dipende dal polimero e dalla specifica applicazione. A causa delle proprietà intrinseche dei termoplastici, è difficile determinare una soglia minima di temperatura di utilizzo mediante delle prove standard.
Al salire della temperatura esistono alcune temperature specifiche, legate a proprietà fisiche come la transizione vetrosa (Tg) e la fusione della fase cristallina (Tm), superando le quali si modifica sensibilmente il comportamento meccanico e la durata in esercizio. Utilizzando delle prove standard, è possibile valutare la perdita permanente di proprietà dovuta a invecchiamento termico e ossidazione, oltre alla variazione delle proprietà meccaniche.
Qui va fatta una distinzione tra termoplastici amorfi e semicristallini. Un materiale amorfo non può sostenere un carico al di sopra della temperatura di transizione vetrosa (la temperatura a cui i polimeri passano da uno stato solido rigido a uno stato flessibile), poiché la resistenza meccanica diminuisce bruscamente. I materiali semicristallini, al contrario, mantengono una certa resistenza meccanica anche oltre la temperatura di transizione vetrosa, grazie alla presenza della fase cristallina all'interno del polimero.
Quando si scende con la temperatura, invece, non esiste un livello al di sotto del quale si ha una degradazione o una perdita permanente di proprietà dovuto all'esposizione al freddo. Anche se si possono osservare incrementi generali di rigidità e una diminuzione della resistenza agli urti, queste condizioni torneranno alla normalità quando il materiale viene nuovamente riscaldato. La temperatura minima di utilizzo di un termoplastico è quindi legata soprattutto alle sollecitazioni meccaniche cui il componente è sottoposto, più che alla temperatura in sé.
I materiali che sono stati modificati mediante fibre di rinforzo tendono a mostrare maggiore fragilità, per cui l'utilizzo a basse temperature va considerato con maggiore criticità.
Quando ci si spinge ad applicazioni a temperature criogeniche, da -100°C in giù, esiste solo un numero molto ridotto di polimeri che può essere utilizzato con successo. Tra questi veri “polimeri per basse temperature” possiamo annoverare: