異氰酸酯基與羥基的反應產物為氨基甲酸酯。有研究表明，異氰酸酯與羥基的反應是二級反應，反應速率常數隨著羥基含量而變化，不隨異氰酸酯濃度而改變。

多元醇與多異氰酸酯生成聚氨基甲酸酯（簡稱聚氨酯）。

若反應物中的異氰酸酯基過量，即異氰酸酯基與羥基的摩爾比大于1，則得到的是端基為NCO的聚氨酯預聚體，彈性體、膠黏劑、涂料甚至泡沫塑料等的制備都涉及聚氨酯預聚體的制備。

若反應混合物中羥基與異氰酸酯基等物質的量，理論上生成分子量無窮大的高聚物。不過由于體系中可能存在的微量水分、催化性雜質及單官能度雜質的影響，聚氨酯的分子量一般為數萬至十多萬。

如果羥基過量，則得到的是端羥基聚氨酯，可用于聚氨酯膠黏劑的主劑及混煉型聚氨酯彈性體生膠等。

異氰酸酯與羥基化合物的反應活性受各自分子結構的影響。前面已述，異氰酸酯的反應活性受核基類型、芳香族核基取代基種類和位難易有關，歸根結底受醇或低聚物多元醇的分子結構影響。

在異氰酸酯和羥基化合物（醇）的反應中，各類羥基的反應活性大小順序為：伯羥基>仲羥基>叔羥基，它們與異氰酸酯反應的相對速率分別為1.0、0.3、0.01。這主要是羥基化合物的位阻效應和極性因素引起的。同一類型的醇（例如伯醇），其反應活性也不同，這是由于在反應中受醇本身的結構、反應物濃度、異氰酸酯指數、微量酸堿等因素的影響。對于官能度相同的多羥基化合物，分子量小的反應速率快；羥基含量相同的情況，官能度大的反應速率快，反應物黏度增加快。

由于伯羥基與仲羥基的反應活性不同，含端伯羥基聚酯二醇及聚四氫呋喃二醇的反應速率是端基為仲羥基的聚氧化丙烯二醇的10倍左右。