Le substrat utilisé pour la phytosation est constitué de sable, gravillon, gravier et des matériaux organiques (compost).
La perméabilité du substrat affecte la circulation de l'eau permettant ainsi la rétention des matières en suspensions et déchets qu'elle transporte. Le substrat non seulement sert de support à la végétation, mais aussi devient le support d'un grand nombre d'organismes vivants, et le lieu de nombreuses transformations chimiques et biologiques (en particulier bactériennes) formant une source de carbone et d'énergie pour l'activité biologique. Enfin le substrat assure le stockage de nombreux polluants.