Từ năm 1927 đến năm 1928, JC Patrick của Hoa Kỳ lần đầu tiên tổng hợp được cao su polysulfide (polytetraethylene sulfide). WH Carothers đã tổng hợp 2-chloro-1,3-butadiene bằng phương pháp của JA Newland để thu được cao su tổng hợp.
Năm 1931 DuPont tiến hành sản xuất quy mô nhỏ. Liên Xô đã sử dụng phương pháp С.Β. Lebedev đã tổng hợp butadien từ rượu và sử dụng kim loại natri làm chất xúc tác để thực hiện phản ứng trùng hợp khối pha lỏng để thu được cao su natri butadien. Năm 1931, một đơn vị sản xuất 10,{3}}tấn được xây dựng.
Trong cùng thời gian đó, Đức đã tổng hợp butadien từ axetylen và natri làm chất xúc tác để điều chế cao su natri butadien. Đầu những năm 1930, sự ra đời của lý thuyết cấu trúc chuỗi dài cao phân tử của Đức H. Staudinger (1932) và lý thuyết trùng hợp chuỗi của Liên Xô HH Semenov (1934) đã đặt nền móng cho ngành polymer. Đồng thời, quá trình trùng hợp và chất lượng cao su cũng được cải thiện đáng kể. Các loại cao su tiêu biểu xuất hiện trong thời kỳ này là: cao su styren-butadien thu được bằng quá trình đồng trùng hợp giữa butadien và styren, và cao su nitrile thu được bằng quá trình đồng trùng hợp của butadien và acrylonitrile.
Năm 1935, công ty Đức lần đầu tiên sản xuất cao su nitrile. Năm 1937, công ty xây dựng nhà máy sản xuất công nghiệp cao su styrene-butadiene tại Nhà máy hóa chất Buna. Do tính năng toàn diện tuyệt vời của nó, cao su styren-butadien vẫn là loại cao su tổng hợp lớn nhất và cao su nitrile là cao su chịu dầu, và nó vẫn là loại cao su đặc biệt chính. Nó cũng là một trong những nguyên liệu làm ủng cao su chịu dầu.
Đầu những năm 1940, do nhu cầu cấp thiết của chiến tranh, việc phát triển và vận hành công nghệ cao su butyl đã được đẩy mạnh. Năm 1943, Hoa Kỳ bắt đầu sản xuất thử nghiệm cao su butyl. Đến năm 1944, sản lượng cao su butyl hàng năm ở Hoa Kỳ và Canada lần lượt là 1.320 tấn và 2.480 tấn. Cao su butyl là một loại cao su tổng hợp kín khí. Nó phù hợp cho tất cả các loại ủng bảo vệ. Là sự lựa chọn hàng đầu cho các nhà máy sản xuất ủng cao su. Sau này có nhiều loại cao su đặc biệt mới ra đời, chẳng hạn như Công ty General Electric. Cao su silicon được sản xuất vào năm 1944 và cao su polyurethane (xem polyurethane) được sản xuất ở Đức và Vương quốc Anh vào đầu những năm 1940.
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, Nhật Bản đã chiếm đóng các khu vực sản xuất cao su tự nhiên như Malaysia, điều này đã thúc đẩy hơn nữa sự phát triển và sản xuất cao su tổng hợp ở Bắc Mỹ và Liên Xô, khiến sản lượng cao su tổng hợp của thế giới tăng từ 23,12 kt năm 1939 lên 885,5 năm 1944. Kt. Sau chiến tranh, sản lượng cao su tổng hợp dao động trong khoảng từ 432,9 đến 893,9 kt trong khoảng thời gian từ 1945 đến 1952 khi cao su tự nhiên được cung cấp trở lại.