Bahan utama untuk patung perunggu adalah perunggu-sebuah paduan yang sebagian besar terdiri dari tembaga, dengan timah sebagai elemen tambahan yang paling umum. Tembaga menawarkan keuletan dan ketahanan korosi yang sangat baik, memastikan tingkat ketangguhan material; penambahan timah meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan kemampuan pengecoran paduannya, sehingga sangat cocok untuk membuat patung yang rumit. Perunggu cair memiliki fluiditas yang baik, memungkinkannya mengalir ke detail cetakan yang paling halus-seperti fitur wajah, lipatan pakaian, rambut, dan pola dekoratif-sehingga menghasilkan kejernihan yang luar biasa.
Patung perunggu mungkin juga mengandung sejumlah kecil unsur lain, seperti timah, seng, dan besi. Komposisi ini tidak seragam di semua patung perunggu tetapi bervariasi tergantung pada era penciptaan, wilayah, pengerjaan, dan kebutuhan spesifik. Misalnya, menambahkan sedikit timbal akan meningkatkan fluiditas perunggu cair, memfasilitasi proses pengecoran, sementara unsur seperti seng dapat mempengaruhi sifat dan warna paduan. Akibatnya, jarang sekali kita bisa mendefinisikan semua patung perunggu dengan satu rumusan yang tetap; resep paduan yang berbeda menghasilkan variasi dalam hal kekerasan, warna, berat, dan kemampuan kerja.
Karakteristik penting lainnya dari perunggu adalah permukaannya mengalami perubahan alami seiring berjalannya waktu. Saat terkena udara dan kelembapan, logam secara bertahap teroksidasi dan terkorosi, membentuk lapisan permukaan baru-umumnya dikenal sebagai "patina" atau "lapisan karat". Akibatnya, permukaan patung perunggu kuno dapat menampilkan berbagai warna, seperti hijau, biru-abu-abu, atau coklat tua; perubahan ini tidak hanya bergantung pada material itu sendiri tetapi juga pada faktor lingkungan dan kondisi pelestarian. Berkat daya tahannya yang luar biasa dan kemampuannya menangkap bentuk kompleks dan detail halus melalui pengecoran, perunggu telah lama menjadi bahan pilihan untuk membuat patung, bejana, dan karya seni monumental.
