חומרים נפוצים המשמשים עבור כוסות פלסטיק חד פעמיות כוללים פוליפרופילן (PP), פוליקרבונט (PC), פוליאתילן טרפתלט (PET), פוליסטירן (PS) וחומצה פולילקטית (PLA), בין היתר.
על פי קודי מיחזור פלסטיק, עמידות החום של חומרים שונים משתנה באופן משמעותי; לדוגמה, PP (קוד 5) יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות של עד 120 מעלות, PET (קוד 1) עמיד בחום-עד 65 מעלות, בעוד ש-PS (קוד 6) עמיד בפני חום וקור אך אין לחמם אותו במיקרוגל. חוזק הלחיצה של כוסות פלסטיק חד פעמיות משתנה בהתאם לחומר; כוסות פלסטיק מסורתיות (כגון אלו העשויות מ-PP, PS או PET) מציגות חוזק לחיצה הנעים בין 26 N ל-975 N, בעוד שכוסות פלסטיק PLA נעות בין 26 N ל-151 N. במונחים של בידוד תרמי, כוסות נייר חד פעמיות עולות בדרך כלל על כוסות פלסטיק חד פעמיות; ספציפית, כוסות נייר הכוללות מבנים חלולים גליים או-כפולים מציעות את הבידוד הטוב ביותר, כאשר טמפרטורות פני השטח שלהן עשויות להיות שונות מאלו של כוסות פלסטיק PE רגילות ביותר מ-20 מעלות.
חלק מהכוסות החד-פעמיות המשווקות כ"מתכלות" אינן מתכלות במלואן בתנאי קומפוסטציה תעשייתיים מדומים-המציגים שיעור פירוק של 0%-בשל הכללת פלסטיק PP שאינו-מתכלה. בדיקות מצביעות על כך שדגימות כוסות פלסטיק עשויות מחומרים כמו PS, PET ו-PLA לא הראו נדידה ניתנת לזיהוי של מיקרופלסטיק לאחר טבילה במים רותחים במשך שעתיים. עם זאת, חלק מהמוצרים הלא סטנדרטיים מהווים סיכון של חריגה מהגבולות המותרים לחומרים מזיקים; לדוגמה, נמצא כי מוצרים מסוימים מכילים שאריות מוגזמות של 3-כלורו-1,2-פרופאנדיול-חומר המסווג כחומר מקבוצת 2B "אולי מסרטן לבני אדם" על ידי הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן (IARC) של ארגון הבריאות העולמי.
כוסות פלסטיק חייבות לעמוד בתקנים לאומיים כגון *התקן הלאומי לבטיחות מזון: חומרים וחפצים מפלסטיק במגע עם מזון* (GB 4806.7) ו-*כוסות שתייה מפלסטיק* (QB/T 4049); אזורים נפוצים של אי-תאימות כוללים ביצועי איטום ועמידות בפני פגיעות.
