O ensino por investigação como uma abordagem didática não se vincula a uma atividade ou a um conteúdo em si, mas se consolida pelas interações entre estudantes e professor, sustentada por materiais, normas, conhecimentos e modos de agir. Este artigo teórico explora a relação dos estudantes com materiais em sala de aula como forma de promover a construção de entendimentos sobre os conhecimentos já legitimados pelas ciências. Para tanto, apresentam-se discussões sobre o papel dos materiais na ciência e suas transposições para os contextos escolares, considerando atividades experimentais e não experimentais, o que permitiu propor a transição dos papéis dos materiais, ora como objetos técnicos (objetos prontos para o uso), ora como objetos epistêmicos (objetos que estão sob análise), como uma característica do ensino por investigação. Essa proposição não rivaliza com a consideração do problema como elemento promotor da interação, mas demonstra como momentos de incerteza acerca dos materiais são necessários para o trabalho intelectual. Como implicações, sugere-se que o planejamento do ensino por investigação considere os modos de interação de estudantes com os materiais, bem como de seu uso e debate nos processos investigativos.