Bahan yang digunakan untuk pemroses sensor biasanya terdiri dari bahan semikonduktor-khususnya silikon-karena konduktivitas listrik silikon yang sangat baik dan biaya produksi yang rendah. Sebagai bahan dasar untuk sebagian besar perangkat dan prosesor elektronik, silikon banyak digunakan dalam pembuatan prosesor sensor, khususnya dalam produksi sirkuit terpadu (IC) dan mikroprosesor. Silikon tidak hanya memberikan kinerja kelistrikan yang diperlukan tetapi juga mempertahankan pengoperasian yang stabil pada rentang suhu yang luas, sehingga mengakomodasi beragam kebutuhan lingkungan.
Dengan kemajuan teknologi,{0}}pemroses sensor kelas atas tertentu juga dapat menggunakan bahan seperti Gallium Nitrida (GaN) dan Silicon Carbide (SiC). GaN dan SiC memiliki mobilitas elektron yang unggul dan ketahanan terhadap radiasi yang ditingkatkan, sehingga memungkinkan keduanya memberikan kinerja unggul dalam aplikasi-berdaya tinggi dan-frekuensi tinggi. Bahan-bahan ini sering digunakan dalam-perangkat elektronik berdaya tinggi dan prosesor sensor khusus yang menuntut efisiensi luar biasa-khususnya dalam skenario yang memerlukan kemampuan pemrosesan-presisi tinggi dan-kecepatan tinggi.
Pemroses sensor juga dapat menggunakan bahan berbasis keramik atau{0}logam. Material ini menawarkan peningkatan ketahanan terhadap suhu tinggi, korosi, dan guncangan mekanis, sehingga-cocok untuk digunakan dalam prosesor sensor yang digunakan di ruang angkasa, militer, dan sistem kontrol industri tertentu.