可使用20年的髖關節置換術；傷口癒合後可吸收的縫線；透氧性良好的角膜隱形​​眼鏡。這些都是生物材料，即專為醫療用途而設計，能夠與生物系統相互作用的材料。它們可以是天然的，也可以是合成的；可以是永久性的，也可以是可生物降解的。共同的要求是生物相容性：它們不能對人體造成傷害，也不能被人體破壞。

生物材料可分為多種類別。鈦和鈷鉻合金等金屬強度高、耐腐蝕，是關節置換和牙科植入的理想材料。羥基磷灰石等陶瓷材料能夠模擬骨礦物質，並直接與骨骼結合。聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）等聚合物具有生物可降解性，可用於縫合線、藥物傳輸和組織支架。複合材料則將多種材料結合在一起，以獲得每種材料的最佳性能。

設計生物材料是一項需要權衡的藝術。它必須具備適合應用的機械性質。例如，骨植入物必須能夠承受負荷且不易彎曲變形；血管移植物必須柔韌且不易凝血。此外，該材料還必須能夠抵抗感染、磨損和降解。而且，它還必須易於製造和消毒。

該領域正朝著更智慧的材料發展。藥物洗脫支架會釋放藥物以防止再狹窄。形狀記憶合金會在體溫下膨脹。自修復水凝膠在受損後能夠自我修復。材料不再是被動的，而是治療的一部分。