Аморфно-кристаллические полимеры, состоящие из кристаллических ламелей и внутриламелярной аморфной фазы, показывают сложное деформационное поведение под воздействием растягивающих деформаций. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), как один из представителей данного класса полимеров, образует при кристаллизации различные структурные элементы, встречающиеся в больших вариациях, начиная с глобул и фибрилл до больших сферолитов размерами до 100 мкм. СВМПЭ имеет уникальные механические свойства, обусловленные характерными особенностями деформационного поведения его сферолитной структуры при приложении растягивающих напряжений. В настоящей работе исследована взаимосвязь сферолитной структуры и механических характеристик полимерных композиционных материалов на основе СВМПЭ и различных по размеру, форме и природе частиц (синтетические Al2O3, SiO2, AlN, Si3N4 и природные цеолиты с модификацией клиноптилоллита). Изучение методом сканирующей электронной микроскопии позволило сформулировать и детализировать характеристики сферолитной структуры модифицированного СВМПЭ. Выявлены различные области во внутреннем строении сферолита с их интерпретацией на основе физико-химических закономерностей кристаллизации аморфно-кристаллических полимеров. Была установлена корреляция структуры со степенью деформации, исследован процесс разрушения через образование пор и трещин на примере модифицированного СВМПЭ наночастицами оксида кремния. Разработанные материалы характеризуются повышенными деформационно-прочностными свойствами по сравнению с исходным полимером вследствие изменений в структурной организации компонентов.