Et af de mest almindelige ultrafiltreringsmembranmaterialer er polyvinylidenfluorid (PVDF). Dette materiale udviser fremragende kemisk og oxidationsresistens, hvilket muliggør langtids-stabil drift i klorholdige- eller komplekse vandmiljøer, hvilket gør det meget udbredt i kommunale og industrielle vandbehandlingssystemer. PVDF-membraner modificeres typisk med hydrofilicitet for at reducere membrantilsmudsning og forbedre fluxstabilitet.
Et andet almindeligt materiale er polyethersulfon (PES) eller polysulfon (PSF). Disse materialer har høj mekanisk styrke og god termisk stabilitet, med ensartet membranstruktur og stabil separationsydelse, hvilket gør dem velegnede til præcisionsfiltreringsapplikationer med høje krav til vandkvalitet. Imidlertid er deres naturlige hydrofilicitet relativt svag, hvilket normalt kræver overflademodifikation eller additiver for at forbedre deres antifouling-egenskaber.
Der er også nogle nyere eller modificerede materialer, såsom PAN (polyacrylonitril), CA (celluloseacetat) og keramiske ultrafiltreringsmembraner. Keramiske membraner er lavet af uorganiske materialer såsom aluminiumoxid og zirconiumoxid, som har ekstremt stærk høj-temperaturbestandighed, syre- og alkaliresistens og antifouling-egenskaber, hvilket gør dem velegnede til ekstreme industrielle miljøer, men til en højere pris. Samlet set kræver valget af ultrafiltreringsmembranmaterialer en balance mellem ydeevne, omkostninger og anvendelsesmiljø for at imødekomme behovene i forskellige vandbehandlingssystemer.