אחד מחומרי ממברנת האולטרה-פילטרציה הנפוצים ביותר הוא פוליווינילידן פלואוריד (PVDF). חומר זה מפגין עמידות מצוינת לכימיקלים ולחמצון, המאפשר פעולה יציבה -לטווח ארוך בסביבות מים המכילות כלור- או מורכבות, מה שהופך אותו לשימוש נרחב במערכות טיפול במים עירוניות ותעשייתיות. ממברנות PVDF משתנות בדרך כלל עם הידרופיליות כדי להפחית את עכירות הממברנה ולשפר את יציבות השטף.
חומר נפוץ נוסף הוא פוליאתרסולפון (PES) או פוליסולפון (PSF). חומרים אלו בעלי חוזק מכני גבוה ויציבות תרמית טובה, עם מבנה ממברנה אחיד וביצועי הפרדה יציבים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומי סינון מדויקים עם דרישות איכות מים גבוהות. עם זאת, ההידרופיליות הטבעית שלהם חלשה יחסית, ובדרך כלל דורשת שינוי פני השטח או תוספים כדי לשפר את תכונות האנטי-פולס שלהם.
ישנם גם כמה חומרים חדשים או שונה, כגון PAN (פוליאקרילוניטריל), CA (אצטט צלולוז) וממברנות אולטרה סינון קרמיות. ממברנות קרמיות עשויות מחומרים אנאורגניים כגון אלומינה ותחמוצת זירקוניום, בעלות עמידות חזקה במיוחד לטמפרטורות-, עמידות לחומצות ולאלקליות ויכולות נוגדות זיהום, מה שהופך אותן למתאימים לסביבות תעשייתיות קיצוניות, אך במחיר גבוה יותר. בסך הכל, הבחירה של חומרי קרום סינון אולטרה דורשת איזון בין ביצועים, עלות וסביבת יישום כדי לענות על הצרכים של מערכות טיפול במים שונות.