פולימר בעל זיכרון-צורה הוא חומר גמיש שניתן לעוות ולקבע בצורה זמנית, וששב לצורתו המקורית כשמחממים אותו מעל טמפרטורת-מעבר מסוימת. התהליך מתבצע בשני שלבים: תחילה מייצרים את החומר בצורתו הקבועה בשיטות רגילות, ואז מעצבים אותו מחדש — בחימום, בעיוות ובקירור — לצורה זמנית שהוא "זוכר" לשמור עליה עד שמפעילים את הגירוי החיצוני שמשחרר אותה. הגירוי הנפוץ ביותר הוא חום, אך קיימים גם פולימרים שמגיבים לשדה חשמלי, לשדה מגנטי, לאור ואפילו לתמיסה כימית.
מבחינה כימית מדובר במשפחה רחבה, שכוללת חומרים תרמופלסטיים וחומרים תרמוסטיים (מקושרים כימית לצמיתות). רוב הפולימרים בקבוצה זוכרים שתי צורות — הזמנית והקבועה — ולעיתים אף שלוש. ההתנהגות הזו נשענת על שני מרכיבים בתוך המבנה המולקולרי: מרכיב שקובע את הצורה הקבועה, ומקטעי-מעבר שקובעים את הצורה הזמנית ומגיבים לגירוי.
לצד פולימרים בעלי זיכרון-צורה קיימת גם משפחה מתכתית מקבילה — סגסוגות בעלות זיכרון-צורה, ובראשן ניטינול — שפועלות לפי מנגנון פיזיקלי שונה לגמרי: מעבר-פאזה תלוי-טמפרטורה בין שתי צורות גבישיות של המתכת עצמה. ההבדלים המעשיים בין שתי המשפחות עצומים: פולימר יכול להתעוות ולהתאושש בעד 800 אחוזים מאורכו, לעומת עד 8 אחוזים בלבד בסגסוגת מתכתית; הפולימר דורש מאמץ קטן בהרבה כדי להתעוות, בין 1 ל-3 מגה-פסקל, לעומת 50 עד 200 מגה-פסקל במתכת, וזול פי עשרות מונים למשקלו — אך מתאושש לאט יותר, בין שנייה בודדת לכמה דקות, לעומת פחות משנייה במתכת. פולימרים בעלי זיכרון-צורה הפכו זמינים מסחרית בסוף שנות ה-90.
אחד היישומים התעשייתיים הראשונים שנועדו לחומר הזה היה דווקא ברובוטיקה: קצף בעל זיכרון-צורה שימש לספק מתח-אחיזה רך ראשוני סביב עצם, שהתקשה לאחר-מכן בקירור לאחיזה מותאמת-צורה. ברובוטיקה רכה, כפי שמתאר הערך המקביל באתר, פולימר כזה משמש כמשפחת-הנעה שנייה לצד תעלות-אוויר מתנפחות: הוא חוזר בחימום לצורתו המקורית, אך תגובתו איטית והכוח שהוא מפיק בדרך-כלל קטן — סחר-מכר שנובע ישירות מהמספרים שבטבלת-ההשוואה: כוח נמוך, מהירות תגובה נמוכה, אך פשטות מבנית וגמישות עיוות עצומה שאף מנגנון מוטורי-קונבנציונלי לא משיג.
מחוץ לרובוטיקה נבחן החומר גם ברפואה — תותבות אורתופדיות, פקקי-דמעות (punctal plugs) לטיפול בעין יבשה, שאנטים לגלאוקומה ועדשות תוך-עיניות שמוחדרות מקופלות ונפרשות בגוף לצורתן הסופית — ובתעשיית-החלל: DARPA בוחנת כנפי-מטוס שמשנות את צורתן בעד 150 אחוזים באמצעות חומרים מהמשפחה הזאת, מבלי לדרוש מפרקים או מנועים נפרדים לכל פאנל.