Často používané materiály sú plasty ABS a PLA , sadrový kompozit, fotopolymér a polyamid.
ABS je základným materiálom pre 3D tlač. Práca s ním je jednoduchá, pretože nevyžaduje tak presné nastavenie pracovnej teploty ako ostatné materiály. Doporučuje sa však pre objekty s maximálnym rozmerom 8 cm. Vždy však záleží aj od tvaru a geometrie objektu, ktorý je tlačený.
PLA je biologicky rozložiteľný plast a asi najuniverzálnejší dostupný materiál. Nemá takmer žiadne sklony ku skrúcaniu sa a preto ho možno použiť aj k tlači väčších objektov.
PCL je biologicky odbúrateľný (úplne rozložiteľný v prírode) polyester s nízkou teplotou topenia, približne 60°. PCL poskytuje dobrú odolnosť voči vode, oleju, rozpúšťadlu a chlóru.
Kompozit na báze sadry je pomerne krehký materiál a preto si po tlači vyžaduje post produkciu. Medzi základné spôsoby post produkcie patrí finalizácia vodou, horkou soľou, lepidlom, epoxidom či voskom. S kompozitom je možné tlačiť aj plnofarebne.
Z fotopolymérov na akrilovej báze sa dajú vytvoriť ako pevné, tak aj ohybné objekty s mimoriadne vysokým detailom.
Polyamid je trvácny plastový materiál využívajúci sa pri už spomínanej technológii SLS.
Ďalšími materiálmi, ktoré sa využívajú pri 3D tlači sú napríklad živica, vosk, keramika, papier, kov (oceľ, mosadz, striebro, bronz, zlato či titán), ale aj proteíny, karbohydráty a cukry používajúce sa pri 3D tlači potravín či dokonca bunky pri 3D tlači biologického tkaniva.