Bộ trao đổi nhiệt có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, mặc dù kim loại, chẳng hạn như thép không gỉ, thường được sử dụng vì khả năng hấp thụ và dẫn nhiệt của chúng. Cũng như kim loại, gốm sứ, vật liệu tổng hợp bằng kim loại và gốm sứ và nhựa có thể được sử dụng để chế tạo bộ trao đổi nhiệt. Mỗi loại vật liệu này đều có những ưu điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
Kim loại có tính dẫn nhiệt tốt, hấp thụ nhiệt và chịu nhiệt độ cao, nhưng gốm sứ có thể được sử dụng cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao hơn 1000 độ, có thể làm nóng chảy các kim loại như đồng, sắt và thép. Gốm sứ cũng được sử dụng với chất lỏng ăn mòn và mài mòn ở nhiệt độ cao và thấp.
Nhựa hoặc polyme cũng có thể chống ăn mòn và bám bẩn, đồng thời rẻ hơn và nhẹ hơn kim loại. Mặc dù chúng có thể được thiết kế để có tính dẫn nhiệt tốt nhưng nhựa thường không phù hợp với các ứng dụng ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, với các ứng dụng làm mát, chẳng hạn như làm nóng bể bơi hoặc vòi hoa sen, bộ trao đổi nhiệt bằng nhựa hoạt động hoàn toàn tốt.
Bộ trao đổi nhiệt composite mang lại những ưu điểm của vật liệu gốc, chẳng hạn như trọng lượng thấp hơn và khả năng chống ăn mòn của nhựa với tính dẫn nhiệt và khả năng chịu nhiệt của gốm hoặc kim loại.
Các vật liệu khác cũng đang được khám phá để sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt, chẳng hạn như ống nano carbon nhỏ, đang được sử dụng làm bộ tản nhiệt loại bỏ nhiệt cho các thiết bị điện tử do đặc tính dẫn nhiệt tuyệt vời của chúng.