TPU复合材料具有优良的综合性能，主要包括TPU塑料合金、TPU橡胶复合材料以及TPU与无机材料的复合。

     TPU塑料合金包含TPU/PVC、TPU/ABS、TPU/聚甲醛、TPU/PA尼龙、TPU/PC聚碳酸酯等。TPU橡胶复合材料，如TPU与多种橡胶构成的合成材料。还有TPU与玻璃纤维、玻璃中空微球、碳纳米管的复合材料。

    目前国内外正在开发针对汽车应用的TPU-PP玻纤增强橡塑复合材料和TPU基TPV动态硫化热塑性弹性体。此类TPU复合材料具有质轻、性价比优良、可回收等优点，可望广泛用做汽车内外饰件和结构件等。一旦开发成功，则TPU在汽车上的应用量将大幅增加。

    利用TPU弹性体的高强度和高承载能力，美国固特里公司开发出第二代TPU，商品名为Estaloc。该产品保持了第一代TPUEstaloc的特性，并采用中空玻璃球作填料，使光泽度提高15%以上，可用于制造汽车边板和减震垫等。汽车用的液压橡胶件中有不少是使用TPU材料。

    拜耳开发了碳纳米管/PU弹性体复合材料，代替环氧树脂复合材料，用于制造风力发电机扇叶片，该叶片具有质量更轻、强度更大、功率更强等优点，尤其适用于高功率、超高空和气候条件恶劣环境下作业的风能发电机组。