橡胶在热氧老化过程中的结构变化可分为两类：一是以分子链降解为主的热氧老化反应（裂解化）；二是以分子链之间交联为主的热氧老化反应（结构化）。

天然橡胶等含有异戊二烯单元的橡胶在热氧老化过程中是以分子链断裂为主，类似的还有聚异戊二烯橡胶、丁基橡胶、二元乙丙橡胶、均聚型氯醇橡胶及共聚型氯醇橡胶等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变软、发黏。

顺丁橡胶等含有丁二烯的橡胶在热氧老化过程中发生的主要是交联反应，类似的橡胶品种还有NBR、SBR、CR、EPDM、FPM及CSM等。这类橡胶在发生热氧老化后的外观表现为变硬、变脆。