Die wichtigsten Anforderungen, die an Riemenwerkstoffe gestellt werden, sind gute Adhäsion zwischen Riemen und Scheiben (hohe Reibungszahl), eine hohe Zerreißfestigkeit und Elastizität sowie die Unempfindlichkeit gegen äußeren Einflüssen. Diese Einflüsse lassen sich nicht von einem Werkstoff zufriedenstellend erfüllen und entsprechend werden Mehrschicht- oder Verbundriemen zunehmend verwendet. Diese bestehen aus einer hochfesten, dehnungsarmen Zugschicht sowie einer Reibschicht mit sehr niedrigem E-Modul und hoher Reibungszahl. Die Zugschicht wird dabei durch eine Deckschicht geschützt. Als Werkstoffe für Riemen kommen neben den Verbundwerkstoffen vorwiegend Leder, Gewebe und Kunststoffe zur Anwendung.

Mit Lederriemen wurden Reibungszahlen erreicht, die anderen Werkstoffen weit überlegen sind. Für Riemen kommt Kernleder (mit pflanzlichen Stoffen gegerbt) oder Chromleder (mit mineralischen Stoffen gegerbt) zum Einsatz. Dabei wird für nicht besonders hoch beanspruchte Triebe Kernleder und für höher beanspruchte Triebe Chromleder verwendet. Je nach Fettgehalt des Leders wird noch zwischen Standardleder (S), geschmeidiges Leder (G) und hoch-geschmeidige Leder (HG) unterschieden. Hochgeschmeidige Leder ist für alle Antriebsfälle geeignet, während das Standardleder bei kleinen Riemengeschwindigkeiten verwendet wird.

Geweberiemen aus organischen oder synthetischen Stoffen haben gegenüber den Lederriemen eine gleichmäßigere Struktur und können endlos hergestellt werden. Sie sind aber Kantenempfindlicher und kleine Anrisse führen meistens zum Durchreißen des Riemens. Die Zugschicht besteht meist aus Baumwolle, Polyamid- oder Polyestergewebe und kann durch Nähen, Kleben, etc. mehrlagig hergestellt werden. Das Kleben erfolgt mit Balata oder Guttapercha. Balata ist ein elastischer Klebstoff, der aus dem geronnenen Saft des tropischen Sternapfelbaums hergestellt wird. Balatariemen sind zwei- bis dreimal so fest wie Lederriemen. Die Laufschicht besteht meist aus Gummi oder Polyurethan und wird durch Vulkanisieren mit der Gewebefläche verbunden.