החומרים המשמשים לרכיבי אופנוע נבחרים בעיקר על סמך תפקודם, דרישות -נושא העומס וסביבת ההפעלה שלהם. מתכות הן החומרים הנפוצים ביותר בייצור אופנועים; פלדה, המאופיינת בחוזק גבוה ועמידות בפני שחיקה מצוינת, משמשת בדרך כלל עבור רכיבים הנתונים לעומסים כבדים, כגון מסגרות, גלי ארכובה, גלגלי שיניים ומסבים. סגסוגות אלומיניום, המוערכות בשל משקלן הקל ופיזור החום המעולה שלהן, משמשות לעתים קרובות עבור מארזי מנוע, רכזות גלגלים וחלקי מבנה מסוימים.
בנוסף למתכות, פלסטיק הנדסי וחומרי גומי ממלאים תפקיד משמעותי ברכיבי אופנוע. פלסטיק הנדסי מציע יתרונות כמו משקל נמוך, עמידות בפני קורוזיה וקלות עיבוד, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור פחחות, לוחות מגן ובתי מכשירים. חומרי גומי משמשים בעיקר לצמיגים, אטמים ורפידות -בולמות זעזועים, ומספקים פונקציות נגד החלקה, איטום וריפוד.
חומרים מרוכבים וחומרים חדשים מתקדמים מאומצים יותר ויותר בייצור רכיבי אופנוע. לדוגמה, סיבי פחמן-הידועים בזכות יחס החוזק הגבוה-ל-משקל-משמשים בחלקים ספציפיים של דגמים-בעלי ביצועים גבוהים. יתר על כן, הפיתוח של אופנועי אנרגיה חדשים- הניע את ההתקדמות בחומרים עבור רכיבים כגון מארזי סוללה וחלקים אלקטרוניים, ודחף אותם לעבר בטיחות רבה יותר, ידידותיות לסביבה וביצועים גבוהים.
