As bonecas Barbie são feitas de cloreto de polivinila, fibra sintética, elastômero, PBT e tinta à base de água. Os materiais usados para fazer uma Barbie mudaram desde que a primeira Barbie foi criada em 1959. A partir de 2014, o vinil macio, elastômero e PBT fornecem mais flexibilidade e movimento realista para a Barbie moderna. No passado, a Mattel usava porcelana para criar as caras bonecas Barbie de edição de colecionador.
O polivinil é o principal material usado para fazer uma boneca Barbie. Este material é comumente referido como vinil ou PVC. Este polímero termoplástico é combinado com um plastificante para aumentar a flexibilidade e tornar a boneca menos frágil.
Fibras sintéticas são usadas para fazer o cabelo das bonecas Barbie. Essas fibras são enraizadas e tingidas para oferecer diferentes cores e estilos.
O elastômero é usado ao redor da área do estômago da boneca para criar uma amplitude de movimento mais realista. Ele permite que a boneca Barbie 2014 resista a poses e flexões. Os materiais mais novos usados para fazer a Barbie aumentam a durabilidade e ajudam a boneca a resistir a mordidas e ao desgaste normal.
O PBT é conhecido como um termoplástico de engenharia e dá à boneca Barbie uma tez uniforme e realista. Tinta à base de água é usada para criar os olhos das bonecas.