Lalki Barbie wykonane są z polichlorku winylu, włókna syntetycznego, elastomeru, PBT i farby na bazie wody. Materiały użyte do stworzenia Barbie zmieniły się od czasu stworzenia pierwszej Barbie w 1959 roku. Od 2014 roku miękkie winyle, elastomery i PBT zapewniają większą elastyczność i realistyczny ruch współczesnej Barbie. W przeszłości Mattel używał porcelany, by tworzyć drogie, kolekcjonerskie lalki Barbie.
Poliwinyl jest podstawowym materiałem używanym do wykonania lalki Barbie. Materiał ten jest powszechnie określany jako winyl lub PCV. Ten termoplastyczny polimer łączy się z plastyfikatorem, aby zwiększyć elastyczność i sprawić, że lalka będzie mniej łamliwa.
Włókna syntetyczne są używane do włosów na lalkach Barbie. Te włókna są ukorzenione i farbowane, aby oferować różne kolory i style.
Elastomer jest stosowany w okolicy brzucha na lalce, aby stworzyć bardziej realistyczny zakres ruchów. Pozwala lalce Barbie 2014 wytrzymać pozowanie i zginanie. Nowsze materiały zwiększają trwałość i pomagają lalce wytrzymać gryzienie i normalne zużycie.
PBT jest znany jako termoplastyczny materiał konstrukcyjny i daje lalce Barbie równą i realistyczną cerę. Farba na bazie wody służy do tworzenia lalek.