Polükarbonaatdioolide funktsionaalne mehhanism on peamiselt omistatud hüdroksüülrühmadele, mis asuvad nende molekulaarsete ahelate mõlemas otsas. Polüuretaanmaterjalide sünteesi ajal reageerivad need hüdroksüülrühmad isotsüanaatrühmadega, moodustades uretaansidemeid, kaasates seeläbi polükarbonaatdiooli "pehme segmendina" polüuretaani molekulaarahelasse. Polükarbonaatdiooli ja isotsüanaadi suhet reguleerides saab reguleerida polüuretaani molekulaarstruktuuri ja ristsidumise astet, mõjutades seeläbi materjali kõvadust, elastsust ja mehaanilisi omadusi. Sellest tulenevalt ei ole polükarbonaatdioolid mitte ainult polüuretaani sünteesi olulised toorained, vaid ka võtmekomponendid, mis määravad materjali paindlikkuse ja vastupidavuse.
Reaktsiooni ajal on polükarbonaatdiooli hüdroksüülrühmadel kõrge reaktsioonivõime, mis võimaldab neil katalüsaatori juuresolekul ja sobivatel temperatuuridel läbida liitumisreaktsioone isotsüanaatidega. Reaktsiooni edenedes ühenduvad dioolimolekulid ja isotsüanaadid järk-järgult kokku, moodustades pikad polüuretaani molekulaarahelad. Komponentide proportsioonide optimeerimisel süsteemis saadakse kindla molekulmassiga ja struktuurse stabiilsusega polüuretaanmaterjal. Polükarbonaatdiooli enda molekulmass, hüdroksüülväärtus ja karbonaatstruktuur mõjutavad nii reaktsiooniprotsessi kui ka lõpliku polümeeri struktuuri; seetõttu tuleb praktilises tootmises valida polükarbonaatdiooli konkreetne klass, lähtudes toote kavandatud kasutusotstarbest.
Polükarbonaatdioolide moodustatud karbonaatstruktuur pakub suurepärast stabiilsust, mis on võtmetegur nende võimes suurendada polüuretaani jõudlust. Polüuretaanid, mis sisaldavad polükarbonaatdioole pehmete segmentidena-, saavutavad nende molekulaarse ahela struktuuri ja kõvade segmentide koosmõjul- tavaliselt tasakaalu paindlikkuse, kulumiskindluse, hüdrolüüsikindluse ja vananemiskindluse vahel. Lisaks saab polükarbonaatdiooli molekulmassi muutmisel ja selle suhte kohandamisel teiste polüoolide ja isotsüanaatidega kohandada materjali üldisi omadusi, et need vastaksid erinevate rakenduste spetsiifilistele nõuetele, nagu elastomeerid, pinnakatted, liimid ja sünteetiline nahk.