Các vật liệu chính được sử dụng để sản xuất khung xe đạp bao gồm: thép, hợp kim nhôm, hợp kim titan, hợp kim magiê, hợp kim scandium, sợi carbon, v.v. Thông thường, khung có sẵn trên thị trường được làm bằng thép, hợp kim nhôm, hợp kim titan và sợi carbon. Hợp kim Scandium và hợp kim magiê là những vật liệu tương đối mới và ít phổ biến hơn.
Để hiểu được tính chất của các vật liệu này, cần biết một số khái niệm và thông số cơ bản:
1. Sức mạnh. Hãy tưởng tượng một vật nặng treo ở đầu bên kia của một thanh kim loại, đủ nặng để gây biến dạng vĩnh viễn. Nghĩa là khi bỏ vật nặng ra, thanh kim loại vẫn bị cong và không thể trở lại hình dạng ban đầu hoàn toàn; đây được gọi là năng suất. Lực cần thiết để đạt được năng suất thay đổi tùy theo vật liệu; đây được gọi là sức mạnh. Sức mạnh liên quan đến độ bền của khung nhưng không liên quan đến chất lượng lái. Sức mạnh được xác định bởi sức mạnh năng suất của vật liệu. Độ bền năng suất bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng của ống khung, quy trình xử lý nhiệt và thành phần hợp kim (đối với một số thương hiệu).
2. Độ cứng (hay độ cứng) có thể được mô tả như sau: Hãy tưởng tượng một thanh kim loại có một đầu được cố định vào một cái kẹp. Một vật nặng tác dụng vào đầu kia làm cho thanh tạm thời bị uốn cong. Khi bỏ vật nặng ra, thanh ngay lập tức trở lại hình dạng ban đầu. Cùng một trọng lượng áp dụng cho các vật liệu khác nhau sẽ tạo ra mức độ uốn khác nhau; đây là độ cứng. Độ cứng ảnh hưởng đến chất lượng lái của khung xe đạp vì khung dễ bị biến dạng nhất khi đạp xe bình thường. Độ cứng được xác định bởi mô đun đàn hồi của vật liệu và quan trọng là mô đun đàn hồi không phụ thuộc vào chất lượng của kim loại và thành phần hợp kim của nó. Ví dụ, tất cả các loại thép về cơ bản đều có mô đun đàn hồi giống nhau.
