Упродовж століть у виробництві килимових виробів використовують природні волокнисті матеріали: високоякісну вовняну, бавовняну, лляну пряжу, шовкові нитки або пряжу. Сьогодні у ворс вплітаються також мерсеризована бавовняна пряжа та штучні нитки (віскозні, мідно-аміачні (cupro) й ацетатні). Недавно для виготовлення ниток основи стали застосовувати акрил – у складі тонких килимів «биджар» або «тебриз».

Найбільш цінним волокнистим матеріалом для одержання ворсової пряжі є вовна різних порід овець.

Овеча вовна є одним із перших матеріалів, які людина навчилася використовувати. На це вказує навіть історична назва Вавилон: відповідно до одного з варіантів інтерпретації буквально це слово має означати «країна вовни».

Овеча вовна, що складається з білкового з’єднання кератину, – це найпоширеніший і найважливіший прядильний матеріал для виготовлення килимів та килимових виробів, а також як для створення ворсу, так і для якості матеріалу ниток основи й піткання тканої основи килима.

Класифікують вовну за її довжиною. Розрізняють коротковолокнисту й довговолокнисту вовну: чим довша вовна, тим вища її якість. Оцінюється також еластичність вовни, її звитість та звалюваність.

Для килимових виробів з чистововняним ворсовим розрізним покривом використовують в основному грубу і напівгрубу, однорідну і неоднорідну вовну, яка являє собою суміш пухових, перехідних і остьових волокон.

Складовою виробництва килимових виробів з нерозрізним (петельним) ворсом може бути більш різноманітна й дешева сировина, що включає неоднорідну вовну із вмістом великої кількості тонкопухових волокон. Звичайно застосовують грубу вовну, товщина якої 40,1– 67 мк і напівгрубу – 34,1–40 мк.

Шовкові нитки в сучасному килимарстві використовують у досить обмеженій кількості, а саме: в окремих деталях виробництва деяких видів ручних килимів.

Шовк здавна вважається одним із найцінніших природних продуктів. Килими з шовку відрізняються особливою елегантністю, характеризуються специфічним шовковим глянцем і неперевершеним блиском.

Бавовна – це природне волокно, відоме з давніх часів. Його історичною батьківщиною є Індія або Китай.

Бавовна призначена не для одержання ворсу, а як матеріал тканої основи (ниток основи й утокових ниток). Бавовна, що відрізняється стійкістю форми й високою міцністю на розтягування, добре зарекомендувала себе як основа для тримання килимових вузликів, інколи вплітається у килимовий ворс (у вигляді мерсеризованої бавовни). У старих і антикварних килимах, наприклад: туркменських, вона застосовується іноді для оформлення білим контуром невеликих деталей візерунка.

Лляна пряжа служить головним чином для виготовлення килимових виробів машинного, рідше ручного способу виробництва (гладких). Вона буває чисто лляною (100 % лляних волокон або може містити до 8 % хімічних волокон) і напівлляною (лляних волокон не менше 30 %). За способами отримання таку пряжу поділяють на лляну (з льону чесаного) і пачосову (з пачосів) відповідно мокрого або сухого прядіння. За обробкою вона буває суровою, вареною, вибіленою і фарбованою.

Вовна, безумовно, краща від інших волокон завдяки притаманній їй якості «живого» волокна, яке не старіє, не втрачає свого первісного зовнішнього вигляду в процесі довготривалої експлуатації. До цього часу людство не винайшло хімічних волокон, які мали б такий комплекс позитивних ергономічних, естетичних властивостей і надійності, як килимова вовна.

Однак задовільнити потребу в килимових виробах на сучасному етапі неможливо без використання нових волокнистих матеріалів. Так, застосування хімічних волокон і ниток допомагає створювати килими з визначеними споживчими властивостями (підвищеною зносостійкістю, звукопоглинанням, негорючістю), повністю вилучити з виробничого циклу процес прядіння та на 48 % знизити трудомісткість виробництва килимів. Килимові вироби, виготовлені із синтетичних волокон, мають ряд переваг: легко чистяться, стійкі до забруднення, дії мікроорганізмів та різних комах, мало знижують пружні властивості при підвищеній вологості.

Для виробництва килимових виробів сьогодні широко використовують поліамідні, поліефірні, поліакрилонітрильні, поліолефінові (поліпропіленові) волокна. Їх властивості та переваги над штучними відомі. Синтетичні волокна частіше можна зустріти в тафтингових килимах, особливо серед так званих тренд-товарів.