土工膜主要由高分子聚合物材质制成，常见的有聚乙烯类、聚氯乙烯类、合成橡胶类等 。
聚乙烯类中的高密度聚乙烯（HDPE）应用广泛，具有卓越的防渗性、良好的化学稳定性与抗老化性，强度较高，适用于大型水利、环保工程；线性低密度聚乙烯（LLDPE）常与HDPE共混，以改善土工膜的柔韧性与加工性能 。聚氯乙烯（PVC）土工膜成本相对较低，具备一定拉伸强度与延伸率，但耐候性逊于HDPE，常见于小型或临时防渗项目 。合成橡胶类土工膜如氯丁橡胶、丁基橡胶，弹性和抗变形能力强，能适应特殊地形与动态环境，不过成本较高，多用于对变形适应要求高的特殊工程 。