人工膝關節置換分為兩種，一種稱為生物型膝關節，另外一種稱為骨水泥型膝關節。
膝關節置換時，要將膝關節表面壞的軟骨打磨，然後將人工關節裝上去。如果關節與骨頭是通過水泥黏合，叫骨水泥型的膝關節；如果材料與骨的接面沒有任何水泥成分，靠嵌合作用打上去，叫生物型膝關節，目前膝關節置換以骨水泥型膝關節為主。
膝關節置換除了水泥和骨水泥以外，其次是材料上的區別，大多數膝關節是鈦合金材料，還有黑金膝關節。除此之外最重要的是墊片，墊片是膝關節和膝關節之間的一個磨損成分，部分墊片可以加上維他命E等成分，是其更耐磨，這樣膝關節的使用壽命更長。目前的膝關節置換的使用壽命在15-20年，所以選擇膝關節置換時，儘量將年齡推遲到65歲後。對於類風濕性關節炎、僵直性脊椎炎，或外傷所引起的骨關節炎，此時膝關節置換不受年齡限制。
人工膝關節置換常用的材料有稀有合金、高分子聚乙烯和陶瓷（膝關節沒有陶瓷材料），如果安裝合理的話，在正常的情況下至少會有超過二十年的使用壽命。
人工關節的主體部分一般是TC4鈦合金，這是由鈦和少量的釩、鋁製成的，由於摩擦界面是關節活動功能當中的核心，因此具有耐磨的特點的鈷-鉻或者鈷鉻鉬合金在這方面無疑是一個很好的選擇。
而放在膝關節脛骨和股骨假體中間起到一個緩衝和耐磨作用的塑料墊片是用高分子聚乙烯製作的，它跟生活中常見的聚乙烯材料是不一樣的。
人工膝關節一般分為3部分組件，股骨的組件、脛骨的組件和脛骨之間的墊片。
股骨的組件和脛骨的組件也有不同的材質，過去的材質主要都是鈷、鉬、鉻合金，鈷、鉬、鉻都是稀有金屬。現在股骨的組件出現黑金假體，黑金假體是介於陶瓷與金屬之間的一種假體，這種假體的耐磨性非常好，特別光滑，接近人體的生理狀態。
股骨和脛骨之間的墊片一般是高交聯聚乙烯，高交聯聚乙烯可以理解為一種塑料，但這種塑料特別耐磨，一般9毫米的塑料大約可以磨損20年、30年都不會完全磨壞。
雖然膝關節假體的材料有多種，但每種材料用到人體內都安全。相對而言，黑金假體價錢昂貴，但引起的併發症相對較少。因為黑金假體更耐磨，病人用起來更舒適。有人做過相關實驗室研究，黑金假體更不容易感染，因為此類假體上細菌不容易寄生和繁殖。
膝關節置換術是治療膝關節重度骨性關節炎、類風濕性關節炎的有效手段，通過科學術後鍛煉，可快速恢復膝關節功能，改善病人生活質量。人工膝關節材料以及股骨髁，還有脛骨平台材質有區別，但是目前大多數人工膝關節股骨側和膝關節平台假體使用鈷合金比較多。合金中間會有高分子聚乙烯平台墊片，有部分廠家墊片是高交聯超高分子聚乙烯，主要特點是耐磨性比較好，而且比較光滑。近年有部分進口大廠，在墊片中還加入特殊成分，使墊片耐磨性更加好，使關節耐用性和使用壽命會更加長。