วัสดุที่ใช้สำหรับตัวประมวลผลเซ็นเซอร์มักประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นหลัก-โดยเฉพาะซิลิคอน- เนื่องจากซิลิคอนมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยมและต้นทุนการผลิตต่ำ เนื่องจากเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโปรเซสเซอร์ส่วนใหญ่ ซิลิคอนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตโปรเซสเซอร์เซ็นเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตวงจรรวม (IC) และไมโครโปรเซสเซอร์ ซิลิคอนไม่เพียงแต่ให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่จำเป็นเท่านั้น แต่ยังรักษาการทำงานที่เสถียรในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ดังนั้นจึงรองรับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่หลากหลาย
ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี โปรเซสเซอร์เซ็นเซอร์ระดับสูง-บางรุ่นอาจรวมวัสดุต่างๆ เช่น แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) และซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เข้าด้วยกัน GaN และ SiC มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่เหนือกว่าและความต้านทานการแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้น ทำให้พวกมันสามารถส่งมอบประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในการใช้งาน-กำลังสูงและ-ความถี่สูง วัสดุเหล่านี้มักถูกใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง-และตัวประมวลผลเซ็นเซอร์เฉพาะทางที่ต้องการประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม- โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ต้องการความสามารถในการประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง-และมีความเร็วสูง-
ตัวประมวลผลเซ็นเซอร์อาจใช้วัสดุที่ทำจากเซรามิกหรือโลหะ- วัสดุเหล่านี้มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง การกัดกร่อน และการกระแทกทางกลเพิ่มขึ้น ทำให้-เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับใช้ในโปรเซสเซอร์เซ็นเซอร์ที่ใช้งานในการบินและอวกาศ การทหาร และระบบควบคุมทางอุตสาหกรรมบางระบบ