I materiali fotocatalizzatori comunemente utilizzati sono principalmente materiali semiconduttori di tipo N, che presentano le caratteristiche di un basso band gap; il materiale semiconduttore fotocatalizzatore comunemente utilizzato è il biossido di titanio.
Anche ZrO2, ZnO, CdS, WO3, Fe2O3, PbS, SnO2, ZnS, SrTiO3, SiO2, ecc. sono materiali fotocatalizzatori; dal 2000 si è scoperto che alcuni nanometalli preziosi (platino, rodio, palladio, ecc.) hanno migliori proprietà fotocatalitiche, ma poiché la maggior parte di essi è soggetta a corrosione chimica o fotochimica, il costo dei metalli preziosi è troppo elevato e non sono adatti alle applicazioni quotidiane.