Základná chemická charakteristika pentaerytritolu spočíva v prítomnosti štyroch hydroxylových skupín v jeho molekule; tieto skupiny vykazujú vysokú reaktivitu a môžu reagovať s rôznymi zlúčeninami, ako sú karboxylové kyseliny, aldehydy a izokyanáty. Pretože jedna molekula ponúka viacero reaktívnych miest, pentaerytritol funguje nielen ako štandardný polyol v reakčných systémoch, ale aj ako linker, ktorý spája rôzne molekulové reťazce, čím uľahčuje postupnú tvorbu rozvetvených alebo zosieťovaných štruktúr. Táto vysoká funkčnosť odlišuje pentaerytritol od diolov, ako je etylénglykol a propylénglykol.
Pri výrobe alkydových živíc prechádza pentaerytritol predovšetkým esterifikačnými reakciami zahŕňajúcimi jeho hydroxylové skupiny a mastné kyseliny alebo polykyseliny. Počas reakcie dochádza ku kondenzácii medzi hydroxylovými a karboxylovými skupinami s elimináciou vody; ako reakcia postupuje, monoméry sa spájajú a vytvárajú väčšie molekuly polyméru. Jeho štyri hydroxylové skupiny poskytujú početné spojovacie body, ktoré dodávajú finálnej živici určitý stupeň rozvetvenia a schopnosti zosieťovania. Úprava množstva použitého pentaerytritolu umožňuje moduláciu vlastností, ako je tvrdosť, pružnosť, odolnosť voči vode a odolnosť voči poveternostným vplyvom.
Jeho mechanizmus účinku v materiáloch spomaľujúcich horenie sa líši. Pentaerytritol má vysoký obsah uhlíka a viacero hydroxylových skupín, čo mu umožňuje podieľať sa na procesoch, ako je dehydratácia a zuhoľnatenie, keď je vystavený teplu. Keď sa používa v spojení so zdrojom kyseliny a inými zložkami spomaľujúcimi horenie, podporuje tvorbu hustej zuhoľnatenej vrstvy pri zahrievaní. Táto zuhoľnatená vrstva pokrýva povrch materiálu, bráni prenosu tepla do vnútra a obmedzuje kontakt medzi horľavými plynmi a kyslíkom, čím pôsobí ako tepelná bariéra a potláča horenie. V dôsledku toho sa pentaerytritol často používa ako zuhoľnatené činidlo v intumescentných systémoch spomaľujúcich horenie.