合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。脂肪族和脂环族异氰酸酯也是聚氨酯材料家族的重要组成部分但在量上占的比重不大。这有几方面原因：1，芳香族链接的异氰酸酯基团比脂肪族的反应活性强，2，芳香族的异氰酸酯更经济实惠，而脂肪族异氰酸酯只有当最终产品要满足特殊的要求时使用。 如：光稳定性好的涂料和弹性体只能由脂肪族异氰酸酯制得。就算是同一级别的异氰酸酯，由于空间结构的不同，官能团的反应活性也有显著的不同，比如对于2,4-甲基二异氰酸酯, 甲基对位的异氰酸酯的活性就比邻位的反应活性强。

生产异氰酸酯的主要工艺是胺与光气反应。原材料胺是由相应的硝化物加氢生成，如甲苯二胺 (TDA) 是由二硝基甲苯生成，然后转化为甲苯二异氰酸酯(TDI). 二氨基二苯基甲烷或苯基甲烷是由硝基苯生成苯胺，然后转化为二苯基甲烷（MDI)

两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。TDI 包括 2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6甲苯二异氰酸酯两种异构体，最重要的品种是 TDI-80 (TD-80),含有80% 的2,4-异构体和20%的2,6-异构体. 这种混合物大量用于制造聚氨酯软质块状泡沫塑料和模成型泡沫塑料。TDI,特别是粗制的TDI 和TDI/MDI混合物可以用于硬质泡沫制品，但慢慢被聚合的MDI取代。 TDI-聚醚 和 TDI-聚酯 预聚物被用于高性能涂料及弹性体 预聚物在使用是需用真空抽走TDI单体，以大大减轻其毒性危害。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 有三种异构体, 4,4'-MDI, 2,4'-MDI, 和2,2'-MDI,也可以通过聚合实现甚至增强第三种异构体的功能。

只有4,4'-MDI 单体可以买到纯的异构体。其产品形态可以是冷冻状态的固体或者片状物，或者是熔融态，用于制造高性能的预聚物。单体混合物, 含有大约50% 的 4,4'-异构体 and 50% 的2,4'-异构体,在室温下是液体，用于制造喷涂聚脲弹性体的预聚物。4,4'-MDI 混合物含有MDI脲酮亚胺 , 碳二亚胺, 和尿基甲酸酯系列，这些物质在室温下也是液态，用于制造人造革和微空泡沫塑料. 4,4'-MDI-乙二醇 预聚物可以改善制品的机械性能，但在温度低于20°C时会冻结。聚合 MDI (PMDI)用于硬质的现场浇注、喷涂的泡沫塑料和模成型制品. 高性能低聚物含量非常高的聚合MDI用于制造硬质隔热板材所用的聚氨酯和聚异氰酸酯。聚合改性的MDI（PMDI), 仍含有相当数量的MDI单体, 用于生产软质聚氨酯模塑和微孔泡沫塑料 。调整相应的4,4'- 和 2,4'- 异构体比率可以改变异氰酸酯混合物的反应和储存性能，以及制成品的牢固度和其它物理性能。 其它的芳香族异氰酸酯包括 对苯二异氰酸酯 (PPDI), 萘二异氰酸酯 (NDI), and 二甲基联苯二异氰酸酯 (TODI).

最重要的脂肪和脂环族异构体是 1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI), 1-异氰酸酯-3-异氰酸酯亚甲基-3,5,5-三甲基-环己基 (异佛尔酮二异氰酸酯, IPDI), 和 4,4'-二异氰酸酯 二环己基甲烷 (H12MDI). 它们被用来生产光稳定的，不黄变的聚胺酯涂料和弹性体。因为脂肪族异氰酸酯单体有毒，它们先要被转化成预聚物，缩二脲、二聚物、三聚物. HDI广泛用于耐候、耐磨涂料和清漆之中。 IPDI 用于制造涂料、弹性体胶粘剂和密封胶 H12MDI 预聚物用于生产具有优异的光学性能和抗水解的高性能涂料和弹性体。其它的脂肪族异氰酸酯包括环己烷二异氰酸酯 (CHDI), 四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯 (TMXDI), 和 1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷 (H6XDI).