如同在传统加工业中一样，在3D打印领域中最基础、普及最广的材料也是塑料。从2007年第一台开源的桌面3D打印机RepRap开始，大众接触到最多的、桌面型3D打印设备使用最多的材料就是塑料，确切地说是ABS和PLA。

ABS和PLA塑料都具备很好的热塑性，因此广泛用在桌面级和商用级的FDM 3D打印机上，经过加热熔融后挤出冷却，来构造三维模型。其实在传统的注塑成型加工方式中ABS材料应用也非常广泛，其强度高、韧性好、易加工的特点广泛用在各种仪器和设备外壳上。PLA材料在强度、韧性上都逊于ABS，不过因为更加环保、可降解、加热无异味的原因，越来越多地用在桌面型3D打印机上，而且在展示模型结构、构造方面也没有问题。

另外一种非常普遍的塑料材料也不得不提——尼龙（PA）。在商用型3D打印设备上尼龙更常见，而且也是一种热塑性塑料，对FDM 3D打印机和SLS（激光烧结）3D打印机都有很好的支持。

尼龙3D打印材料具备良好的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐腐蚀性，并且尼龙相对润滑。传统热塑成型工艺尼龙材料用在卡扣、塑料铆钉、扎带上，而3D打印的塑形能力再扩展应用，用在模型展示、鞋靴中底、工艺品、备用零件上，甚至柔性的尼龙还用来3D打印服装面料，在时尚圈也有一席之地。

随着时间的推移，越来越多的热塑性塑料被试验用在3D打印设备上，包括PVC、PC、PA尼龙、TPU、PBT等等。而商业实用性的需要则扩展了3D打印塑料材料的性能和种类，在单一塑料材质中加入添加剂、改性剂来实现某一项或几项物理性质的强化，比如增加强度、耐磨性、刚性等等，使得商用的3D打印制品应用范围不仅仅局限于模型、原型展示，而是大大拓展，甚至可以直接用作商品的最终零件。