Viens no visizplatītākajiem ultrafiltrācijas membrānas materiāliem ir polivinilidēnfluorīds (PVDF). Šim materiālam ir lieliska ķīmiskā un oksidācijas izturība, kas nodrošina ilgstošu-stabilu darbību hloru-saturošā vai sarežģītā ūdens vidē, tāpēc to plaši izmanto komunālajās un rūpnieciskajās ūdens attīrīšanas sistēmās. PVDF membrānas parasti modificē ar hidrofilitāti, lai samazinātu membrānas piesārņojumu un uzlabotu plūsmas stabilitāti.
Vēl viens izplatīts materiāls ir poliētersulfons (PES) vai polisulfons (PSF). Šiem materiāliem ir augsta mehāniskā izturība un laba termiskā stabilitāte, ar vienmērīgu membrānas struktūru un stabilu atdalīšanas veiktspēju, padarot tos piemērotus precīzai filtrēšanai ar augstām ūdens kvalitātes prasībām. Tomēr to dabiskā hidrofilitāte ir salīdzinoši vāja, un parasti ir nepieciešama virsmas modificēšana vai piedevas, lai uzlabotu to pretapaugšanas īpašības.
Ir arī daži jaunāki vai modificēti materiāli, piemēram, PAN (poliakrilnitrils), CA (celulozes acetāts) un keramikas ultrafiltrācijas membrānas. Keramikas membrānas ir izgatavotas no neorganiskiem materiāliem, piemēram, alumīnija oksīda un cirkonija oksīda, kam ir ārkārtīgi spēcīga augstas -temperatūras izturība, izturība pret skābēm un sārmiem, kā arī pretapaugšanas spējas, tādēļ tās ir piemērotas ekstrēmām rūpnieciskām vidēm, taču par augstākām izmaksām. Kopumā, izvēloties ultrafiltrācijas membrānas materiālus, ir nepieciešams līdzsvars starp veiktspēju, izmaksām un lietošanas vidi, lai apmierinātu dažādu ūdens attīrīšanas sistēmu vajadzības.