Jedním z nejběžnějších ultrafiltračních membránových materiálů je polyvinylidenfluorid (PVDF). Tento materiál vykazuje vynikající chemickou odolnost a odolnost proti oxidaci, což umožňuje dlouhodobý-stabilní provoz v prostředích obsahujících chlór-nebo ve složitých vodních prostředích, díky čemuž je široce používán v komunálních a průmyslových systémech úpravy vody. PVDF membrány jsou typicky modifikovány hydrofilností, aby se snížilo zanášení membrány a zlepšila se stabilita toku.
Dalším běžným materiálem je polyethersulfon (PES) nebo polysulfon (PSF). Tyto materiály se vyznačují vysokou mechanickou pevností a dobrou tepelnou stabilitou, jednotnou membránovou strukturou a stabilním separačním výkonem, díky čemuž jsou vhodné pro přesné filtrační aplikace s vysokými požadavky na kvalitu vody. Jejich přirozená hydrofilita je však relativně slabá, obvykle vyžaduje povrchovou úpravu nebo přísady ke zlepšení jejich antivegetativních vlastností.
Existují také některé novější nebo upravené materiály, jako je PAN (polyakrylonitril), CA (acetát celulózy) a keramické ultrafiltrační membrány. Keramické membrány jsou vyrobeny z anorganických materiálů, jako je oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, mají extrémně silnou odolnost vůči vysokým-teplotám, odolnost vůči kyselinám a zásadám a proti znečištění, díky čemuž jsou vhodné pro extrémní průmyslová prostředí, ale za vyšší cenu. Celkově výběr materiálů pro ultrafiltrační membránu vyžaduje rovnováhu mezi výkonem, cenou a aplikačním prostředím, aby byly splněny potřeby různých systémů úpravy vody.