La polimerizzazione metallocenica è una delle aree più dinamiche del mondo dei polimeri, in quanto è il processo più recente per la produzione di polimeri vinilici dopo l'invenzione dei processi Ziegler-Natta.
I nuovi catalizzatori consentono alle poliolefine di raggiungere livelli di prestazioni prima irraggiungibili. Ad esempio, è possibile sintetizzare polimeri lineari ad altissimo peso molecolare (da 6 a 8 milioni), sostituendo così termoplastici tecnici più costosi come il Kevlar. Inoltre, con i catalizzatori metallocenici è possibile ottenere poliolefine elastomeriche in una singola unità di reazione. Il livello di controllo della tatticità dei prodotti è molto elevato, compresa la possibilità di ottenere le varie forme in un unico reattore.
In sintesi, è possibile affermare che un metallocene è un complesso formato da uno ione metallico con carica positiva inserito tra due anioni (con carica negativa) della famiglia dei ciclopentadienili.
L'anione ciclopentadienile è il risultato della stabilizzazione di una molecola di ciclopentadiene, un anello chiuso a 5 atomi di carbonio, come mostrato nella Figura 3.8:
Figura 3.8: 
Dalla differenziazione dei colori si può notare che uno degli atomi di carbonio è legato a due atomi di idrogeno, mentre gli altri quattro carboni sono legati a un solo atomo di idrogeno. I due idrogeni citati per primi sono legati a un carbonio con un numero relativamente basso di elettroni disponibili (è legato ai carboni adiacenti dell'anello da legami singoli) e quindi ne è avido. Questa avidità determina l'attrazione degli idrogeni condivisi verso gli idrogeni e, di conseguenza, la natura acida di questi ultimi.
Gli idrogeni acidi hanno legami deboli con il carbonio e uno degli H si stacca facilmente lasciando l'elettrone dal legame covalente nell'anello:
Figura 3.9: anione ciclopentadienile per deidrogenazione del ciclopentadiene
L'anione ciclopentadienile ha una particolarità, come mostrato nella Figura 3.9: la coppia di elettroni incorporata nell'anello dopo l'uscita dell'idrogenione si aggiunge ai 4 elettroni dei secondi legami delle coppie olefiniche dell'anello per raggiungere un gruppo di 6 elettroni. Questo insieme di elettroni definisce un anello aromatico e quindi un livello di stabilità molto elevato.
Quando un catione con due cariche positive viene aggiunto a una coppia di pentadienili, si forma un sandwich con carica neutra (Figura 3.10). Ad esempio, se il catione è Fe++, si forma un gruppo metallocenico chiamato ferrocene.
Figura 3.10: Ferrocene
Se è coinvolto un catione con più cariche, come uno Zr+4, sono necessari più anioni per bilanciare le cariche dell'insieme risultante dall'aggiunta del catione metallico ai due ciclopentadienili. Di solito, allo Zr+4 vengono aggiunti due anioni cloruro, ciascuno con carica negativa, per formare il primo dei metalloceni utilizzabili come catalizzatori per le polimerizzazioni viniliche, chiamato zirconocene o zirconocene (più precisamente bis-clorocirconocene, Figura 3.11):
Figura 3.11: bis-clorocirconocene
Gli zirconoceni presentano importanti differenze rispetto ai ferroceni, a partire dalla presenza di atomi di cloro. Questi sono relativamente ingombranti e hanno poco spazio per inserirsi tra i due anelli ciclopentadienilici che, per fare spazio, si trovano in posizione inclinata (non parallela), aprendosi come una vongola (Figura 3.12). In generale, quando il sandwich è formato da cationi metallici con carica superiore a 2, gli anelli ciclopentadienilici sono inclinati. Per indicare questa apertura è stato incluso uno schema:
Figura 3.12: per il volume degli atomi di Cl
A questo punto, è opportuno introdurre il concetto che, per ragioni che diventeranno evidenti in seguito, è di grande importanza e desiderabilità impiegare modifiche agli anelli ciclopentadienilici come nella struttura sottostante:
Figura 3.13: Ponte etilenico e anelli aromatici nel gruppo metallocenico
Le differenze tra questa struttura e quella dei bis-clorocirconoceni sono le seguenti:
A ciascun anello ciclopentadienilico è stato aggiunto un gruppo aromatico a sei atomi di carbonio, indicato in rosso nella figura 3.13. Il gruppo risultante, formato dalla fusione, con 2 carboni condivisi, dell'anello aromatico a cinque carboni con l'anello aromatico a sei carboni, è chiamato gruppo indenile. Inoltre, tra i due ciclopentadienili sostituiti compare un ponte etilenico, indicato in blu nell'ultima figura.
Queste due modifiche sono fondamentali per l'attività catalitica del metallocene nella produzione di polimeri isotattici. I gruppi indenilici ingombranti, che puntano in direzioni opposte come mostrato nella figura precedente, guidano le molecole di monomero verso il metallo e definiscono l'orientamento dei gruppi pendenti del monomero. In questo modo, permettono ai gruppi pendenti del monomero di disporsi in modo tale da generare un prodotto isotattico. A sua volta, il ponte etilenico mantiene i gruppi indenilici nella posizione indicata, impedendo loro di ruotare e di disporsi in una disposizione spaziale relativa che non consente l'isotatticità del polimero.