TPU復合材料具有優良的綜合性能，主要包括TPU塑料合金、TPU橡膠復合材料以及TPU與無機材料的復合。

     TPU塑料合金包含TPU/PVC、TPU/ABS、TPU/聚甲醛、TPU/PA尼龍、TPU/PC聚碳酸酯等。TPU橡膠復合材料，如TPU與多種橡膠構成的合成材料。還有TPU與玻璃纖維、玻璃中空微球、碳納米管的復合材料。

    目前國內外正在開發針對汽車應用的TPU-PP玻纖增強橡塑復合材料和TPU基TPV動態硫化熱塑性彈性體。此類TPU復合材料具有質輕、性價比優良、可回收等優點，可望廣泛用做汽車內外飾件和結構件等。一旦開發成功，則TPU在汽車上的應用量將大幅增加。

    利用TPU彈性體的高強度和高承載能力，美國固特里公司開發出第二代TPU，商品名為Estaloc。該產品保持了第一代TPUEstaloc的特性，并采用中空玻璃球作填料，使光澤度提高15%以上，可用于制造汽車邊板和減震墊等。汽車用的液壓橡膠件中有不少是使用TPU材料。

    拜耳開發了碳納米管/PU彈性體復合材料，代替環氧樹脂復合材料，用于制造風力發電機扇葉片，該葉片具有質量更輕、強度更大、功率更強等優點，尤其適用于高功率、超高空和氣候條件惡劣環境下作業的風能發電機組。