Üks levinumaid ultrafiltratsioonimembraani materjale on polüvinülideenfluoriid (PVDF). Sellel materjalil on suurepärane kemikaali- ja oksüdatsioonikindlus, mis võimaldab pikaajalist-stabiilset töötamist kloori-sisaldavas või keerulises veekeskkonnas, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt munitsipaal- ja tööstuslikes veepuhastussüsteemides. PVDF membraane muudetakse tavaliselt hüdrofiilsusega, et vähendada membraani saastumist ja parandada voolu stabiilsust.
Teine levinud materjal on polüeetersulfoon (PES) või polüsulfoon (PSF). Nendel materjalidel on kõrge mehaaniline tugevus ja hea termiline stabiilsus, ühtlane membraani struktuur ja stabiilne eraldusvõime, mistõttu need sobivad kõrgete veekvaliteedinõuetega täppisfiltreerimisrakendusteks. Kuid nende loomulik hüdrofiilsus on suhteliselt nõrk, mis nõuab tavaliselt pinna muutmist või lisandeid, et parandada nende saastumisvastaseid omadusi.
Samuti on mõned uuemad või modifitseeritud materjalid, nagu PAN (polüakrüülnitriil), CA (tselluloosatsetaat) ja keraamilised ultrafiltratsioonimembraanid. Keraamilised membraanid on valmistatud anorgaanilistest materjalidest, nagu alumiiniumoksiid ja tsirkooniumoksiid, millel on ülitugev kõrge -temperatuuri, happe- ja leelisekindlus ning saastumisvastane omadus, mistõttu need sobivad äärmuslikesse tööstuskeskkondadesse, kuid need on kõrgema hinnaga. Üldiselt nõuab ultrafiltreerimismembraani materjalide valik jõudluse, kulude ja rakenduskeskkonna vahelist tasakaalu, et vastata erinevate veetöötlussüsteemide vajadustele.