水性聚氨酯粘合剂的制备方法有两种，分别是内乳化法和外乳化法。外乳化法是使用外乳化剂让其强制乳化的方法，但是形成的乳液性能不够稳定，并且使用的乳化剂都是小分子的，很容易造成残留，影响聚氨酯的品质。
目前的制备方法来看，使用最多的是内乳化法，也就是在聚氨酯分子链段中加入亲水性成分，不需要使用乳化剂就可以得到稳定的乳液。聚氨酯水性化需要的沁水基团有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型几类，这几类形成的产物在性能上具有较为明显的差异。阴离子通道有两种，分别为羧酸型和磺酸型，羧酸型的在进行制备时需要使用二羟甲基丙酸(DMPA)，这种制备方法的优点是产物分子量小，并且因为位阻作用使得羧基的大部分被保留下来，保障了较高的乳化效率。
磺酸型的使用需要加入SO3-Na+基团，让其具有亲水性，从而让产品的耐水性比羧酸型号，但是这种方法在国内很少被使用，羧酸型的方法制备的水性聚氨酯性能较好，应用也更加广泛。阳离子型的方法要使用N-甲基二乙醇胺来使产物获得亲水性，但是这种阳离子水性聚氨酯的性能不够稳定，对电解质又过于敏感，因此，这种方法的研究和使用都不够广泛，但是这种对于含有阴离子的基质有非常好的粘结性能。两性离子型和非离子型使用的较小，相关研究和报道也比较少。
根据扩链反应历程不同，内乳化法又可分为丙酮法、预聚体分散法、熔融分散法、酮亚胺连氮法四大类。
丙酮法制得的水性聚氨酯乳液的性能稳定，分子量相对而言较高而分布较窄，因此具有较好的力学性能，重复性也较高;但是制备需要用大量的有机溶剂，成本很高，效率低下，反应速率制约着生产效率，通常用来制备线性聚合物。
预聚体分散法的产品质量不佳，不如丙酮法制备的产品，但是这种方法不需要使用大量的有机溶剂，通常用来制备有支化度的聚氨酯乳液。熔融分散法不使用有机溶剂，生产工艺简单，产物分子量较小，性能不佳。酮亚胺连氮法使用芳香族异氰酸酯来制备水性聚氨酯，这种反应容易控制反应进程，可以获得性能优良的芳香族水性聚氨酯。