De belangrijkste materialen die worden gebruikt om fietsframes te vervaardigen zijn: staal, aluminiumlegering, titaniumlegering, magnesiumlegering, scandiumlegering, koolstofvezel, enz. Over het algemeen zijn op de markt verkrijgbare frames gemaakt van staal, aluminiumlegering, titaniumlegering en koolstofvezel. Scandiumlegering en magnesiumlegering zijn relatief nieuwe en minder vaak voorkomende materialen.
Om de eigenschappen van deze materialen te begrijpen, is het noodzakelijk om enkele basisconcepten en parameters te kennen:
1. Kracht. Stel je een gewicht voor dat aan het andere uiteinde van een metalen staaf hangt, zwaar genoeg om blijvende vervorming te veroorzaken. Dat wil zeggen dat wanneer het gewicht wordt verwijderd, de metalen staaf gebogen blijft en niet volledig kan terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm; dit heet rendement. De kracht die nodig is om vloei te bereiken varieert afhankelijk van het materiaal; dit wordt kracht genoemd. Sterkte heeft te maken met de duurzaamheid van het frame, maar niet met de rijkwaliteit. De sterkte wordt bepaald door de vloeigrens van het materiaal. De rekgrens wordt aanzienlijk beïnvloed door de kwaliteit van de framebuizen, het warmtebehandelingsproces en de samenstelling van de legering (voor sommige merken).
2. Stijfheid (of stijfheid) kan als volgt worden beschreven: Stel je een metalen staaf voor waarvan het ene uiteinde aan een klem is bevestigd. Op het andere uiteinde wordt een gewicht aangebracht, waardoor de staaf tijdelijk buigt. Wanneer het gewicht wordt verwijderd, keert de hengel onmiddellijk terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Hetzelfde gewicht dat op verschillende materialen wordt toegepast, zal verschillende mate van buiging veroorzaken; dit is stijfheid. Stijfheid heeft invloed op de rijkwaliteit van een fietsframe, omdat het frame het meest gevoelig is voor vervorming tijdens normaal rijden. Stijfheid wordt bepaald door de elasticiteitsmodulus van het materiaal, en belangrijker nog: de elasticiteitsmodulus is onafhankelijk van de kwaliteit van het metaal en de samenstelling van de legeringen. Zo hebben alle staalsoorten in wezen dezelfde elasticiteitsmodulus.
