CNC frézované díly lze vyrábět z různých materiálů v závislosti na požadavcích konečného výrobku. V oblasti kovů patří mezi nejčastěji používané materiály hliník, ocel a nerezová ocel. Hliník je často volen pro svou nízkou hmotnost, dobrou obrobitelnost a odolnost proti korozi, zatímco ocel je preferována pro svou tvrdost a pevnost. Nerezová ocel je vhodná zejména pro aplikace, které vyžadují vysokou odolnost proti korozi, například ve zdravotnické technice nebo v potravinářském průmyslu.
Kromě kovů jsou velmi žádané také plasty, jako je POM (polyoxymethylen), ABS nebo PTFE (teflon). Často se používají v aplikacích, kde se vyžaduje lehká konstrukce, elektrická izolace nebo chemická odolnost. Speciální materiály, jako je Inconel nebo titan, které odolávají vysokým teplotám i extrémnímu mechanickému zatížení, se používají pro obzvláště náročné aplikace, například v leteckém průmyslu.