Traditionnellement, les composés clathrates font référence à des hôtes polymères contenant des invités moléculaires. Plus récemment, le terme se réfère à de nombreux hôtes moléculaires, y compris les calixarènes et les cyclodextrines et même certains polymères inorganiques tels que les zéolithes. Le minéral clathrate de silice naturel, le chibaite, a été décrit au Japon en 2008.
De nombreux clathrates sont dérivés de cadres organiques liés à l’hydrogène. Ces cadres sont préparés à partir de molécules qui « s’auto-associent » par de multiples interactions de liaison hydrogène. Les clathrates les plus célèbres sont les clathrates de méthane, dans lesquels le cadre lié à l’hydrogène est fourni par l’eau et les molécules invitées sont du méthane. De grandes quantités de méthane naturellement gelé sous cette forme existent à la fois dans les formations de pergélisol et sous le fond des océans. D’autres réseaux liés à l’hydrogène sont dérivés de l’hydroquinone, de l’urée et de la thiourée. Une molécule hôte très étudiée est le composé de Dianin.
Les composés de Hofmann sont des polymères de coordination de formule Ni(CN)4-Ni(NH3)2. Ces matériaux cristallisent avec de petits invités aromatiques (benzène, certains xylènes), et cette sélectivité a été exploitée commercialement pour la séparation de ces hydrocarbures. Les cadres métallo-organiques (MOF) forment des clathrates.
Des composés encagés sensibles à la photolyse ont été examinés en tant que conteneurs pour libérer un médicament ou un réactif.