自行車材料的選用直接關系到自行車的使用性能，是以自行車材料一直受到自行車設計、生産和使用者的重視。
鋼、鋁、钛材料
鋼、鋁、钛在強度、硬度及重量上都有所不同，每種材料都有其獨特的适用範圍。例如，用鋁或钛材料按普通鋼車架尺寸制作的車架都具有柔軟和靈活的特點，這是由于兩種材料硬度不夠的緣故。是以，鋁或钛材料的車架鋼管直徑比鋼材料的車架鋼管直徑要大，這是因為在不增加管壁重量的前提下,直徑越大,其硬度越強。
金屬車架通常會由于耐力不夠而受損，鋼材料和钛材料都有耐久限度，如果外力小于這個限度，車架就不會斷裂。而鋁材料卻沒有這個極限,是以每個應力循環（有規則的周期變動應力）都會增加車架斷裂的危險，這也是鋁車架的局限性。
钛的強度大，重量輕，防腐蝕，是一種理想的車架材料，尤其适用于越野車和山地車。但是钛的價格昂貴，是以其使用範圍比較小衆。
碳纖維複合材料
金屬材料多從礦砂中提煉出來，而複合材料是由粘合劑把結構纖維粘貼而成的，粘合劑多選用環氧樹脂，當粘合劑在熱量及空氣的作用下變硬以後，浸透樹脂的纖維即可按需成形。
金屬具有間位性，即金屬在所有方向上的強度和硬度都一樣。複合材料具有異位性，隻在沿着纖維輔線的情況下才有強度和硬度。是以，為解決複合材料制成的自行車車架應力不斷變化的問題，車架上的結構纖維按不同方向及角度粘合而成。
因為複合材料易成形及異位性的優點，是以複合材料被廣泛運用于各種圓型管的制作上，既有承載軸承整體式車架，也有帶接頭的車架，也就是碳纖維管插入鋁或鋼制接頭内。
高光澤LFT複合材料
随着科技不斷創新，自行車材料更加趨向于環保方向。最新的高光澤長纖維熱塑性(LFT)複合材料可以滿足自行車的各種苛刻要求，尤其是複雜的輪辋(俗稱輪圈) ，并且LFT材料還能回收利用。另外，LFT複合材料兼具剛度、沖擊強度和動态疲勞性能，這使得該材料除了是體育用品的理想選擇之外，還非常适合用于汽車和消費品的應用。
自行車材料的變化代表着技術的不斷革新，相信在不久的将來，自行車材料會更加超乎我們的想象！
本文由石家莊市藁城區第九中學進階教師韓素娟進行科學性把關。