为了适应以上这些特殊而苛刻的要求，户外运动服装从内到外的三层就应运而生。并非在所有的场合都必须穿着这三层服装，但这三层服装互相组合或单独使用足以应付各种复杂的环境。早期的户外服装材料都是使用自然材料，但随着科技的发展，目前大多数户外服装都采用先进的人造材料，只有象羽绒这样极少数的有着无可替代优越性能的自然材料被保存了下来。户外运动服装对材料的苛刻要求使得只有极少数的高科技先进材料被用于现代户外运动服装。
保温层服装包括羽绒，化纤棉类服装。这些衣服一般在冬季或比较寒冷的地区才使用。羽绒目前仍是被公认为{zh0}的保温层材料。我们知道羽绒之所以能保温，就是因为其有保存空气的特性，因而羽绒服装的保暖性能主要取决于含羽绒量和充绒量这两个指标。含羽绒量是指羽绒中绒毛（Down）和羽毛（feather）的比例， 含绒量越高服装的保温性和压缩性也越好，象在去年中韩联合登山队攀登西藏穷母岗日峰时穿着的“奥索卡”羽绒服绒量就在85％以上。充绒量是指服装中充入羽绒的重量，充绒量也直接关系到服装的保暖性能。当然随着含绒量和充绒量的升高，服装的价格也会直线上升，和羽绒相比人造化纤棉的价格要便宜许多，尽管整体性能仍无法和羽绒相比，但有些性能也是羽绒所无法达到的，比如被水浸湿后的保温性能，人造纤维材料就明显优于羽绒。英国杜邦公司的五孔或七孔棉，3M公司的Thinsulate纤维棉，还有比较有名的polarguard 3D/HV棉在各类户外服装中都比较常见。
还有一类服装介于保暖层和内层服装之间，这就是抓毛绒（fleece）材料制成的夹克和背心。抓毛绒（fleece）是对一类材料的统称，这类材料质轻，而且保温性好，据说同等重量的fleece和同等重量的羊毛相比，前者的保暖要强于后者。fleece材料的导汗性也很不错，缺点是防风性较差，在有些地方不能直接穿着，还必须加上一层防风外套。fleece夹克加上防风防雨外套这一组合已成为户外运动中非常流行的穿着方式。
外套层服装习惯上也称为全功能外套，它是户外运动服装中最重要也是最经典的部分。它们的款式为短风衣或束腰夹克的式样，大部分还带有帽子。内两层服装的不足都需要靠这一层来弥补，象保温层服装大都耐磨性较差，抓毛绒夹克的防风性也不是很好。这类服装在设计上有许多独到之处，比如在这些服装肩部或肘部易磨的部们都会上防磨的牛津尼龙布，在衣服的缝合处还压上一层胶，防止雨水浸入，在衣服的袖子下面还增加了拉链，在运动时可以拉开透气。所有这些设计为使用者带来了极大方便。最值得一提的就是这类服装都由一些具有防水/透气功能的材料制成的，只要标有waterproof/breathable字样的材料或多或少都具有防水透气功能。美国W.L.GORE公司生产的GORE-TEX材料在世界上名气较大，历史也较长，“奥索卡”系列登山风衣采用POLYCRETHANE防水透气材料，性能也出色。所谓防水透气材料是指在布料的内层涂有一层胶质，其上有许多直径位于水分子和水蒸气分子直径之间的小孔可以排出水蒸气而雨水却无法透入，很好地解决了防水性和透气性这一对矛盾。
