Jedan od najčešćih materijala za ultrafiltracionu membranu je poliviniliden fluorid (PVDF). Ovaj materijal pokazuje odličnu hemijsku i oksidacionu otpornost, što omogućava dugotrajan-stabilan rad u okruženjima koja sadrže hlor- ili u složenim vodenim sredinama, što ga čini širokom upotrebom u komunalnim i industrijskim sistemima za prečišćavanje vode. PVDF membrane su tipično modificirane hidrofilnošću kako bi se smanjilo zaprljavanje membrane i poboljšala stabilnost fluksa.
Drugi uobičajeni materijal je polietersulfon (PES) ili polisulfon (PSF). Ovi materijali poseduju visoku mehaničku čvrstoću i dobru termičku stabilnost, sa ujednačenom strukturom membrane i stabilnim performansama odvajanja, što ih čini pogodnim za aplikacije precizne filtracije sa visokim zahtevima za kvalitetom vode. Međutim, njihova prirodna hidrofilnost je relativno slaba, obično zahtijeva modifikaciju površine ili aditive za poboljšanje njihovih svojstava protiv obraštanja.
Postoje i neki noviji ili modificirani materijali, kao što su PAN (poliakrilonitril), CA (celulozni acetat) i keramičke ultrafiltracione membrane. Keramičke membrane su napravljene od neorganskih materijala kao što su aluminij i cirkonijum oksid, koji posjeduju izuzetno jaku otpornost na visoke-temperature, otpornost na kiseline i alkalije i sposobnost protiv obraštanja, što ih čini pogodnim za ekstremna industrijska okruženja, ali po većoj cijeni. Sve u svemu, izbor materijala za ultrafiltracionu membranu zahteva ravnotežu između performansi, cene i okruženja primene kako bi se zadovoljile potrebe različitih sistema za prečišćavanje vode.