De materialer, der bruges til sensorprocessorer, består typisk primært af halvledermaterialer-specifikt silicium-på grund af siliciums fremragende elektriske ledningsevne og lave produktionsomkostninger. Som det grundlæggende materiale for de fleste elektroniske enheder og processorer anvendes silicium i vid udstrækning til fremstilling af sensorprocessorer, især i produktionen af integrerede kredsløb (IC'er) og mikroprocessorer. Silicium leverer ikke kun den nødvendige elektriske ydeevne, men opretholder også stabil drift over et bredt temperaturområde og imødekommer derved forskellige miljøkrav.
Med fremskridt inden for teknologi kan visse-avancerede sensorprocessorer også inkorporere materialer såsom galliumnitrid (GaN) og siliciumcarbid (SiC). GaN og SiC har overlegen elektronmobilitet og forbedret strålingsmodstand, hvilket gør dem i stand til at levere overlegen ydeevne i høj-effekt og høj-applikationer. Disse materialer bruges ofte i høj-elektroniske enheder og specialiserede sensorprocessorer, der kræver exceptionel effektivitet-især i scenarier, der kræver høj-præcision og høj-behandlingskapacitet.
Sensorprocessorer kan også bruge keramik eller metal-baserede materialer. Disse materialer giver øget modstandsdygtighed over for høje temperaturer, korrosion og mekaniske stød, hvilket gør dem velegnede til brug i sensorprocessorer, der er installeret i rumfart, militær og visse industrielle kontrolsystemer.