Materijali korišteni u okvirima bicikala evoluirali su od najranijeg krom-molibden čelika do aluminijskih legura, a zatim do kompozitnih materijala kao što su karbonska vlakna. Ostali materijali uključuju legure skandija, legure magnezija i legure titana. Proizvođači kontinuirano istražuju nove formulacije materijala, poboljšavaju mogućnosti dizajna cijevi i konstrukcija te inoviraju tehnologije obrade, a sve kako bi okvire učinili lakšim, jačim, udobnijim te modernijim i estetski ugodnijim. Gustoća je jedan od ključnih čimbenika koji određuju težinu okvira bicikla; što je manja gustoća, okvir može biti lakši. Krom-molibden čelik ima gustoću 7,9, legure aluminija 2,6-2,9, titan 4,5, legure titana 4,3-5,1, kompoziti od ugljičnih vlakana 1,6 i legure magnezija 1,7. Tako najveću gustoću ima krom-molibden čelik, a najmanju kompoziti od karbonskih vlakana. Međutim, osim težine, za okvir se također moraju uzeti u obzir vlačna čvrstoća i modul elastičnosti. Stoga, čak i uz nisku gustoću, nedovoljna čvrstoća također je nepoželjna.
Trenutačno, glavni materijali koji se koriste za proizvodnju okvira bicikla uključuju: čelik, legure aluminija, legure titana, legure magnezija, legure skandija i ugljična vlakna. Okviri koji se obično nalaze na tržištu prvenstveno su izrađeni od čelika, aluminijskih legura, titanovih legura i karbonskih vlakana. Skandijeve legure i magnezijeve legure su relativno novi i manje uobičajeni materijali.
