Ένα από τα πιο κοινά υλικά μεμβράνης υπερδιήθησης είναι το φθοριούχο πολυβινυλιδένιο (PVDF). Αυτό το υλικό παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στα χημικά και στην οξείδωση, επιτρέποντας μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία σε περιβάλλοντα που περιέχουν χλώριο-ή σε πολύπλοκα υδάτινα περιβάλλοντα, καθιστώντας το ευρέως χρησιμοποιούμενο σε δημοτικά και βιομηχανικά συστήματα επεξεργασίας νερού. Οι μεμβράνες PVDF τυπικά τροποποιούνται με υδροφιλία για τη μείωση της ρύπανσης της μεμβράνης και τη βελτίωση της σταθερότητας ροής.
Ένα άλλο κοινό υλικό είναι η πολυαιθεροσουλφόνη (PES) ή η πολυσουλφόνη (PSF). Αυτά τα υλικά διαθέτουν υψηλή μηχανική αντοχή και καλή θερμική σταθερότητα, με ομοιόμορφη δομή μεμβράνης και σταθερή απόδοση διαχωρισμού, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές φιλτραρίσματος ακριβείας με υψηλές απαιτήσεις ποιότητας νερού. Ωστόσο, η φυσική τους υδροφιλικότητα είναι σχετικά ασθενής, και συνήθως απαιτεί τροποποίηση της επιφάνειας ή πρόσθετα για τη βελτίωση των αντιρρυπαντικών τους ιδιοτήτων.
Υπάρχουν επίσης μερικά νεότερα ή τροποποιημένα υλικά, όπως PAN (πολυακρυλονιτρίλιο), CA (οξική κυτταρίνη) και κεραμικές μεμβράνες υπερδιήθησης. Οι κεραμικές μεμβράνες κατασκευάζονται από ανόργανα υλικά όπως η αλουμίνα και το οξείδιο του ζιρκονίου, με εξαιρετικά ισχυρή αντίσταση σε υψηλές{{1} θερμοκρασίες, αντοχή σε οξέα και αλκάλια και αντιρρυπαντικές ικανότητες, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για ακραία βιομηχανικά περιβάλλοντα, αλλά με υψηλότερο κόστος. Συνολικά, η επιλογή των υλικών μεμβράνης υπερδιήθησης απαιτεί μια ισορροπία μεταξύ απόδοσης, κόστους και περιβάλλοντος εφαρμογής για την κάλυψη των αναγκών διαφορετικών συστημάτων επεξεργασίας νερού.