水性聚氨酯有許多類別，一般有以下幾種分類方法。
以外觀分類。水性聚氨酯可分為聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。實際應用最多的是聚氨酯乳液及分散液，其外觀特性如表1所示。 按固化方式分類。水性聚氨酯可分為雙組份、單組份自干、輻射固化三種。
輻射固化水性聚氨酯一般含有雙鍵，可在紫外光條件下經光引發劑引發聚合。
水性雙組份體系與傳統溶劑型雙組份體系一樣，即需要A、B兩種組分混合，才能發生交聯固化，一般使用水性異氰酸酯固化劑。
單組份水性聚氨酯在室溫或加溫條件下即可固化。
以親水性基團的性質分類。根據聚氨酯分子側鏈或主鏈上是否含有離子基團，即是否屬離子鍵聚合物，水性聚氨酯可分為陰離子型、陽離子型、非離子型。含陰、陽離子的水性聚氨酯又稱為離聚物型水性聚氨酯。不含離子基團的稱為非離子水性聚氨酯。
以聚氨酯原料分類。按主要低聚物多元醇類型可分為聚醚型、聚酯型及聚烯烴型等，分別指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作為低聚物而制成的水性聚氨酯。還有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合類型。以聚氨酯的異氰酸酯原料分，可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環族異氰酸酯型。
根據聚氨酯的水性化方法分為自乳化法和外乳化法。
自乳化法又稱內乳化法，是指聚氨酯鏈段中含有親水性成分，因而無需乳化劑即可形成穩定乳液的方法。
外乳化法又稱為強制乳化法，若分子鏈中僅含少量不足以自乳化的親水性鏈段或基團，或完全不含親水性成分，此時必須添加乳化劑，才能得到乳液。
比較而言，外乳化法制備的乳液中，由于親水性小分子乳化劑的殘留，影響固化后聚氨酯膠膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制備目前以離子型自乳化法為主。

聚體法、丙酮法、熔融分散法
自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有預聚體分散法和丙酮法。預聚體法即在預聚體中導人親水成分，得到一定粘度范圍的預聚體，在水中乳化同時進行鏈增長，制備穩定的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。
丙酮法屬于溶液法，是以有機溶劑稀釋或溶解聚氨酯(或預聚體)，再進行乳化的方法。在溶劑存在下，預聚體與親水性擴鏈劑進行擴鏈反應，生成較高分子量的聚氨酯，反應過程可根據需要加人溶劑以降低聚氨酯溶液粘度，使之易于攪拌，然后加水進行分散，形成乳液，最后蒸去溶劑。溶劑以丙酮、甲乙酮居多，故稱為丙酮法。
此法的優點是丙酮、甲乙酮的沸點低、與水互容、易于回收處理，整個體系均勻，操作方便，由于降低粘度同時也降低了濃度，有利于在乳化之前制得高分子量的預聚體或聚氨酯樹脂，所得乳液的膜性能比單純預聚體法的好。
而預聚體法由于粘度的限制，為了便于剪切分散，預聚體的分子量不能太高，可能會影響水性聚氨酯性能，例如粘度高則乳化困難，粒徑大，乳液穩定性差;預聚體分子量小則NCO基團含量高，乳化后形成的脲鍵多，膠膜硬，缺乏柔軟性。
丙酮法和預聚體法的主要區別是，在丙酮法中，聚氨酯先預聚成分子量較大的預聚體，由于分子量大的預聚體粘度大，必須稀釋降低粘度;
而預聚體法中根據需要可加或不加少量丙酮等溶劑。這兩者的概念有所交叉，有的乳化方法既屬丙酮法又屬預聚體法。熔融分散法又稱熔體分散法、預聚體分散甲醛擴鏈法。預先合成含叔胺基團(或離子基團)的端NCO基團預聚體，再與尿素(或氨水)在本體體系反應，形成聚氨酯雙縮二脲(或含離子基團的端脲基)低聚物，并加入氯代酰胺在高溫熔融狀態繼續反應，繼續季胺化。
聚氨酯雙縮二脲離聚物具有足夠的親水性，加酸的稀水溶液形成均相溶液，再與甲醛水溶液反應進行羥甲基化，含羥甲基的聚氨酯嚴縮二脲能在50—130℃用無限水稀釋，形成穩定乳液。當降低體系的pu值時，能在分散相中進行縮聚反應，形成高分子量聚氨酯。含離子基團的端NCO預聚體形成端脲基或縮二脲基聚氨酯低聚物后，則直接在熔融狀態乳化于水，再加甲醛水溶液進行羥甲基化及擴鏈反應。
二元胺直接擴鏈與酮亞胺—酮連氮法
在預聚體分散法中，若采用溶于水的二元伯胺擴鏈劑擴鏈，由于一NCO與一NH2的反應速度快，不易得到微細而均勻的乳液，可采用酮亞胺或酮連氮法解決此問題。酮亞胺-酮連氮法是指預聚體與被酮保護了的二元胺(酮亞胺體系)或肼(酮連氮體系)混合后，再用水分散，分散過程中，酮亞胺、酮連氮以一定的速率水解，釋放出游離的二元胺或肼與分散的聚合物微粒反應，得到的水性聚氨酯—脲具有良好的性能。
水性聚氨酯發展方向
聚氨酯漆膜豐滿、亮麗，具有優異的耐腐蝕性、附著力、耐化學藥品性、耐候性，在膠粘劑涂料等領域得到廣泛的應用。但是單一的乳液在穩定性、自增稠性、固含量以及聚氨酯樹脂涂膜耐水性、光澤等方面不盡如人意。丙烯酸樹脂具有機械強度高、耐老化、抗黃變、耐水性好等優點，但又存在著耐有機溶劑性較差、耐熱性差、軟化點較低、耐磨性差等缺點。 因此聚氨酯和聚丙烯酸酯兩者在性能上具有很大的互補性，兩者結合可得到性能更加優良的高聚物。水性體系中以丙烯酸樹脂對聚氨酯進行改性是未來重要的發展方向之一。