離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO₃H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C₆H₄OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO₃H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為

2R—SO₃H＋Ca^2＋ （R—SO₃）₂Ca＋2H

這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH₃）₃OH]、胺基（—NH₂）或亞胺基（—NR′H）等堿性基團。它們在水中能生成OH^-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH₃）₃OH＋Cl^- R—N（CH₃）₃Cl＋OH^-

由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。