Metode sinteze TPU lahko razdelimo v dve kategoriji glede na prisotnost ali odsotnost topil: polimerizacija v razsutem stanju brez topil in polimerizacija v raztopini na osnovi topil. Polimerizacijo v masi lahko nadalje razdelimo na enostopenjske in predpolimerne metode glede na reakcijske korake. Enostopenjska metoda vključuje sočasno mešanje oligomer diolov, diizocianatov in podaljševalcev verige, da nastane. Enostopenjski postopek je preprost in enostaven za uporabo, vendar je njegovo reakcijsko toploto težko odstraniti in pogoste so stranske reakcije. Termoplastični poliuretanski elastomer na osnovi poliestra je bil sintetiziran z uporabo enostopenjske metode. Najprej smo v reaktorju stehtali določeno količino poliestrskega poliola in podaljševalca verige butandiola in segreli na 120 stopinj za vakuumsko dehidracijo. Hitro dodamo segreto in hitro enakomerno premešamo, vlijemo v segreto posodo, vakuumsko pečemo na 120 stopinj, nato pa ohladimo na 100 stopinj, da dobimo svetlo rumen prosojen poliuretanski izdelek. Nato ga stisnemo v testne kose na ploski stiskalnici, pripravljen TPU pa ima visoke mehanske in dušilne lastnosti.
Predpolimerna metoda vključuje reakcijo oligomernih diolov in diizocianatov, ki ji sledi sinteza s suhim podaljševalnikom verige pod majhno količino katalizatorskih pogojev. Postopek predpolimerne metode v proizvodnji je kompleksen, porabi veliko energije, viskoznost proizvedenega predpolimera pa je visoka, kar povečuje težavnost delovanja procesa. Vendar ima predpolimer manj stranskih reakcij in dobljeni izdelek deluje bolje kot enostopenjska metoda.
Glede na kontinuiteto reakcijskega procesa ga lahko razdelimo na intermitentno metodo in kontinuirano metodo. Običajno uporabljena proizvodna oprema za intermitentno metodo vključuje opremo za avtomatizirano polivanje, sušilne peči, drobilna kladiva, ekstruderje itd., ki imajo nizko proizvodno učinkovitost, neenakomerno kakovost izdelkov in niso primerni za obsežno proizvodnjo. Zato so bili neprekinjeni proizvodni procesi in oprema preučeni tako doma kot v tujini. Oprema za kontinuirano metodo je proizvodna linija za reakcijsko ekstruzijo, ki vključuje predvsem rezervoarje za shranjevanje surovin, stroje za vlivanje, vzporedne dvojne vijačne ekstruderje, podvodne granulatorje, opremo za ločevanje in sušenje ter opremo za pakiranje. Metoda neprekinjenega reakcijskega iztiskanja z dvojnim polžem je trenutno glavni proizvodni proces z visoko proizvodno učinkovitostjo in stabilno kakovostjo izdelkov, primeren za obsežno proizvodnjo. Uporablja se lahko za premaze, elastomere in lepila.