合成石油樹脂的常用的方法有熱聚合、催化聚合、和自由基聚合3種。石油樹脂的許多物化性質中，最重要的是軟化點、色相。要求其軟化點50 ~140℃ ，色相小于l3，淺黃至暗褐色。C9餾分的聚合方式對碳九石油樹脂的色相、軟化點有著較大的影響。
熱聚合
  石油樹脂的熱聚合反應一般將C9餾分在反應釜中加熱到 260℃左右，首先由兩個可聚物的分子形成 Diels-Alder 加成中間體，再與另一個可聚組分的分子反應，生成兩個自由基，而后引發聚合。熱聚合方法合成樹脂的工藝簡單、產率高，但反應溫度高、能耗大、易結焦、生產的樹脂顏色深、產品檔次低，工業上只用來生產深色樹脂，其產品主要用作橡膠補強劑，混凝土的添加劑。

催化聚合
  石油樹脂的催化聚合反應是陽離子型加聚反應，主要是C9單體在催化劑的作用下，形成碳正離子活性中心，引發鏈式聚合，從而合成石油樹脂。活性中心受離子對的離解程度影響很大，當反應介質、 溶劑不同活性中心也不同。催化聚合法在合成石油樹脂中是出現最早的、應用最廣的，大部分文獻中提到的石油樹脂合成工藝都是用催化聚合法。

自由基聚合
  自由基聚合是由于C9組分分子中存在大量的不飽和鍵（孤對電子），在引發劑的作用下形成自由基，并引發鏈聚合，合成產品后加入固體阻聚劑終止反應。在石油樹脂的自由基聚合中常用的引發劑是過氧化物和脂肪酸鈉或者他們的混合物，引發劑的用量和配比對產品質量影響比較大。