3D生物打印材料分為細胞(cell)和非細胞(non-cell)打印材料。打印材料嚴重影響和制約3D生物打印技術的發展與應用，主要包括材料的生物相容性、生物響應性、降解性能、力學性質等。打印前准備策劃、打印中及打印後處理過程中要最低限度的損傷表面或內部細胞、保持成型材料的生物相容性並保證其活性和存活率。目前3D列印產品尚不能實現理想供血並融合入人體血液循環系統，而未來打印具有感知能力的組織和器官還RP有較長的路要走。
1、醫用金屬材料
3D列印金屬材料主要包括純鈦及鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁合金等。金屬熔融溫度較高，打印難度較大，常采用SL3D列印A和SLS方式。郭征等打印出鎖骨和肩胛骨鈦合金植入假體並成功植入骨腫瘤患者體內。劉靜等利用低熔點液態金屬Ga67In20、5Sn12、5結合微創手術直接在目標組織處注射成型電子器件。
2、醫用無機非金屬材料
3D列印技術解決了形狀或內部結構復雜部件需用精密模具成型的難題，生物陶瓷、生物玻璃、氧化物、石墨烯等在3D列印骨替代品、美容整形，口腔、矯形假體、康復器具等領域有著廣泛應用前景。
3、醫用高分子材料
目前，生物醫用高分子材料的開發從在分子水平上打樣設計合成具有特殊功能的高聚物，向合成具有主動刺激誘導損傷組織再生修復的生物活性材料方向發展。醫用高分子可適用於多種打印模式，應用最多的是FDM和SLA。FDM使用天然高分子材料(包括藻酸鹽、膠原、纖維蛋白原、明膠、細胞外基質、瓊脂糖、葡聚糖、葡萄糖、蔗糖、殼聚糖等)、合成高分子材料〔如聚乳酸(PLA)、聚乙二醇(PEG)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羥基丁酸酯(PHB)、聚-羥基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚己內酯(PCL)等〕、熱塑性高分子材料(如PC、ABS-M30i、尼龍、PEEK等)。SLA則采用液體光敏樹脂。
Hutmater等利用FDM技術以PCL制備了內部貫通的可降解多孔組織工程支架。逆向工程Teoh等基於PCL制備骨軟骨復合支架。Hennink等制備了羥甲基乙交酯(HMG)與ε-CL的共聚物(PHMGCL)支架可促進人間充質干細胞存活和增殖及成骨分化。
通過SLS技術，Das等以PCL制備了力學性質達到或接近人松質骨的可降解多孔豬下頜髁突支架，實現與動物骨組織結合良好。David A、 Zopf以PCL制備了可生物吸收氣管支架並成功長期植入局部支氣管軟化症患兒體內。加入氯化鈉等造孔劑，可獲得高孔隙率的3D支架材料。PCL三維支架用於制備具有多層同心環結構的圓柱型藥物控制釋放器件，增加同心環數目可抑制模型藥物初期的突釋行為。
4、復合生物材料
3樣品D列印技術可將多種材料復合、共混、雜化，各組分間取長補短。復合生物材料性能具有廣譜的可調性，彌補了單一材料應用中的不足。但將理化性質差異較大的材料進行融合、將組合優勢最大化是目前研究的熱點之一。
