毛刷材料种类繁多，最早采用的是天然毛料，所谓天然毛料，即是指如猪鬃、羊毛之类直接采集使用而非人工合成的材料。而诸如猪鬃，羊毛，马毛等众多材料性质也各有差别，要依据客户的使用环境选择使用。
一、天然毛料
1、猪鬃
猪鬃取自于猪身上，一般来讲，一头猪一生只能取毛一次。猪鬃能用来制作多种毛刷，最常见的就是猪鬃油漆刷。猪鬃跟人类的头发形似，由根部到末端是从粗至细，这样的特性让猪鬃弹性好；此外，每根毛的末端会有稍微分叉；常见的猪鬃颜色为棕色（白色）或黑色。猪鬃的耐用性与抗水性极佳，还能防静电、耐高温及酸碱。
2、羊毛
羊毛比较柔软，弹性略显不足，做成羊毛刷后，用来涂刷涂料不会留下刷痕。除了制成油漆刷外，羊毛常应用于毛短且柔软的毛刷上，如化妆用毛刷。
3、马毛
马毛的柔软度介于猪鬃和羊毛之间，马尾毛会比猪鬃毛稍硬；马毛韧性好，耐磨损，但不耐酸碱，制成毛刷多应用于磨光、清洁、除尘等相关产业；以马毛为材质的毛刷可耐摄氏190度左右的高温。
4、白棕
白棕是用龙舌兰茎叶部分纤维进行加工而成的毛料，主产自墨西哥，故行内多称“墨西哥白棕”；白棕抗酸碱性能良好；由于其本身是植物纤维所以吸水性良好；白棕可摄氏140度左右的温度，适合用于制造皮革的细部打亮抛光作业的毛刷。
此外，还有剑麻，也是用来加工毛刷的天然材料之一，剑麻性能与白棕相似，也多用来加工成抛光刷，成品俗称“剑麻条”。
二、人造纤维
人造纤维丝，即尼龙(PA)，PP，PBT，PET，PVC等塑料丝，这些材料由于具备生产成本低、颜色多样、质量稳定、长度不限等等优点，在现代的毛刷加工中被广泛运用，尤其是工业毛刷上，这些人造纤维丝的使用量大大超过了天然毛料。
而在上述人造材料中，尼龙(PA)是使用量最大的，也是分类最多，尼龙丝由于特性的差异，分为以下几种：
尼龙6(PA6)：尼龙6在尼龙家族里属于价格最优廉的，尽管如此，尼龙6仍有着不错的恢复性、耐温性与耐磨性。该毛料因此被广泛地用在各种毛刷成品上，是市面各种毛刷上最常见的毛料。
尼龙66(PA66)：与尼龙6相比，尼龙66在同样的线径时，其坚硬度、恢复性、耐磨性方面都略胜一筹，耐温可达摄氏150 度。
尼龙612(PA612)：尼龙612是质量相对较高的尼龙丝，其吸水性低，恢复性与耐磨性都比尼龙66还要好。另外，尼龙612具有抗发霉与抗菌等特性，其制成的毛刷轮、毛刷条等常常应用在食品、医疗、电子相关产业中。
磨料尼龙：磨料尼龙是以尼龙6或尼龙612为刷丝原料加入碳化硅(SIC)或氧化铝(AO)磨料颗粒后的合成丝，业内也成磨料丝或研磨丝，其制成的毛刷成品具有耐磨的特性，按线径和目数不同有多种。
上述是尼龙的常用种类，此外，下列便是其他使用量较大的人造刷丝。
PP：PP最大的特点是密度小于1，在测试毛料材质时可取其数根置于水中，如果浮于水面就可以初步判定为PP材质；PP毛横断面呈椭圆形；此外，PP的弹性较差，多次弯折后便难以恢复原样；可耐热至摄氏120度。
PET：PET耐用度与抗温高的性质接近尼龙；除此以外，PET还具良好抗酸碱、酒精、汽油、苯与大部分清洁溶剂，兼有相当的抗菌性，不易霉变。
PBT：PBT毛料具有耐酸碱、耐油、耐溶剂等优点，但在高温下容易水解。
PVC：PVC的成本低廉，使用寿命短，耐磨性不佳，故工业毛刷较少采用PVC作为毛料，以避免频繁更换毛刷。PVC刷丝可以做成前端分叉，业内称为“开花丝”，常用于扫把等家庭清洁用毛刷。