Policloreto de vinila (vinil)

As bonecas Barbie são compostas de policloreto de vinila — também conhecido como vinil ou PVC — um polímero termoplástico que é misturado com um plastificante para torná-las mais flexíveis e menos frágeis do que seriam se fossem feitas apenas de PVC.

Fibra sintética

Os cabelos das Barbies são feitos de fibras sintéticas enraizadas que são pintadas em várias cores para serem utilizadas nas bonecas específicas.

Elastômero

Em 2000, quando a Mattel decidiu que a barriga da Barbie devia ser mais elástica e flexível, a empresa decidiu incorporar o elastômero na mistura. Ele permite que a boneca possua movimentos mais realistas. Encontrar a fórmula correta foi difícil, pois as Barbies precisam resistir a dobras, movimentos e até mesmo a mordidas, já que são brinquedos utilizados com frequência por crianças pequenas, segundo o artigo "Engineering Barbie", em dezembro de 2010, na Design News. A Mattel agora usa um elastômero "ultramacio" com a mesma maciez da espuma.

PBT (Termoplástico de engenharia)

A Mattel também fabrica bonecas mais caras, edições para colecionadores, que eram feitas tipicamente de porcelana no passado. Contudo, no início do século 21, a Mattel trocou a porcelana pelo PBT, um termoplástico de engenharia muitas vezes encontrados em utensílios de banho. A fórmula padrão da Mattel é chamada de "silkstone" ("pedra de seda") e dá às bonecas uma aparência mais viva e uniforme. Após uma série de testes, os engenheiros fizeram uma Barbie durável e forte que pode ser submetida a muitos danos, de acordo com o artigo publicado na Design News.

Tinta à base de água

Atualmente, a Mattel produz os olhos das Barbies com tinta à base de água. As bonecas antigas utilizavam tintas à base de solvente que não eram tão ecologicamente corretas. A tinta utilizada atualmente é bastante aderente à maioria dos materiais e leva muito menos tempo para secar do que os materiais usados antigamente.