Khi làm việc ở Karlsruhe và sau này ở Zürich, Staudinger bắt đầu nghiên cứu ngành hóa học cao su, trong đó khối lượng phân tử rất cao đã được đo bằng các phương pháp vật lý của Raoult và van 't Hoff. Trái với các ý tưởng thông thường thời đó (xem bên dưới), Staudinger đề xuất trong một bài báo mang tính bước ngoặt xuất bản vào năm 1920, là cao su và các chất cao phân tử khác như tinh bột, cellulose và các protein là những chuỗi dài gồm các đơn vị phân tử lặp đi lặp lại ngắn liên kết với nhau bởi các liên kết cộng hóa trị.[5] Nói cách khác, polymer giống như chuỗi các cái kẹp giấy, được tạo thành bởi các thành phần nhỏ kết liền với nhau từ đầu đến cuối (Hình 3).

Thời đó, các nhà hóa học hữu cơ hàng đầu như Emil Fischer và Heinrich Wieland[2][6] cho rằng các trọng lượng phân tử cao đo được chỉ là các giá trị rõ ràng gây ra bởi sự kết hợp các phân tử nhỏ thành hệ keo. Ban đầu đa số các đồng nghiệp của Staudinger không công nhận khả năng là những phân tử nhỏ có thể liên kết với nhau theo cách cộng hóa trị để tạo thành các hợp chất có trọng lượng phân tử cao. Như Mülhaupt đã nhận xét chính xác, điều này một phần do thực tế là cấu trúc phân tử và lý thuyết liên kết đã không được hoàn toàn hiểu rõ trong đầu thế kỷ 20.[2]

Các bằng chứng khác để hỗ trợ cho giả thuyết của Staudinger xuất hiện vào thập niên 1930. Các trọng lượng phân tử cao của polymer đã được xác nhận bởi áp suất thẩm thấu, và cũng bởi các phép đo độ nhớt trong dung dịch của Staudinger. Các nghiên cứu polymer bằng phương pháp nhiễu xạ tia X của Herman Mark đã đưa ra bằng chứng trực tiếp cho các chuỗi dài gồm các đơn vị phân tử lặp đi lặp lại. Và các công việc tổng hợp do Carothers thực hiện đã chứng minh rằng các polyme như nylon và polyester có thể được chế tạo bằng cách hiểu rõ các phản ứng hữu cơ.