Salah satu bahan membran ultrafiltrasi yang paling umum adalah polivinilidena fluorida (PVDF). Bahan ini menunjukkan ketahanan kimia dan oksidasi yang sangat baik, memungkinkan-pengoperasian stabil jangka panjang di lingkungan air yang mengandung klorin-atau kompleks, sehingga banyak digunakan dalam sistem pengolahan air kota dan industri. Membran PVDF biasanya dimodifikasi dengan hidrofilisitas untuk mengurangi pengotoran membran dan meningkatkan stabilitas fluks.
Bahan umum lainnya adalah polietersulfon (PES) atau polisulfon (PSF). Bahan-bahan ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan stabilitas termal yang baik, dengan struktur membran yang seragam dan kinerja pemisahan yang stabil, sehingga cocok untuk aplikasi filtrasi presisi dengan persyaratan kualitas air yang tinggi. Namun, hidrofilisitas alaminya relatif lemah, biasanya memerlukan modifikasi permukaan atau bahan tambahan untuk meningkatkan sifat antifoulingnya.
Ada juga beberapa bahan baru atau modifikasi, seperti PAN (poliakrilonitril), CA (selulosa asetat), dan membran ultrafiltrasi keramik. Membran keramik terbuat dari bahan anorganik seperti alumina dan zirkonium oksida, yang memiliki ketahanan-suhu tinggi, ketahanan asam dan alkali, serta kemampuan antifouling yang sangat kuat, sehingga cocok untuk lingkungan industri ekstrem, namun dengan biaya lebih tinggi. Secara keseluruhan, pemilihan bahan membran ultrafiltrasi memerlukan keseimbangan antara kinerja, biaya, dan lingkungan aplikasi untuk memenuhi kebutuhan sistem pengolahan air yang berbeda.