De materialen die voor sensorprocessors worden gebruikt, bestaan doorgaans voornamelijk uit halfgeleidermaterialen-met name silicium- vanwege de uitstekende elektrische geleidbaarheid en lage productiekosten van silicium. Als basismateriaal voor de meeste elektronische apparaten en processors wordt silicium op grote schaal gebruikt bij de productie van sensorprocessors, vooral bij de productie van geïntegreerde schakelingen (IC's) en microprocessors. Silicium levert niet alleen de vereiste elektrische prestaties, maar handhaaft ook een stabiele werking over een breed temperatuurbereik, waardoor wordt voldaan aan diverse omgevingseisen.
Met de vooruitgang in de technologie kunnen bepaalde hoogwaardige sensorprocessors ook materialen bevatten zoals galliumnitride (GaN) en siliciumcarbide (SiC). GaN en SiC beschikken over superieure elektronenmobiliteit en verbeterde stralingsweerstand, waardoor ze superieure prestaties kunnen leveren in toepassingen met hoog-vermogen en hoge- frequentie. Deze materialen worden vaak gebruikt in elektronische apparaten met hoog-vermogen en gespecialiseerde sensorprocessors die uitzonderlijke efficiëntie vereisen-vooral in scenario's die hoge-precisie en hoge- verwerkingssnelheden vereisen.
Sensorprocessors kunnen ook materialen op basis van keramiek of metaal- gebruiken. Deze materialen zijn beter bestand tegen hoge temperaturen, corrosie en mechanische schokken, waardoor ze zeer -geschikt zijn voor gebruik in sensorprocessors die worden ingezet in de lucht- en ruimtevaart, het leger en bepaalde industriële besturingssystemen.