膜结构体系包括气承式膜结构、气枕（囊）式膜结构和张拉膜结构。
从工程的角度来说，膜结构是有厚度不变的薄膜组成的，依靠其曲面形状和固有的大变形能力来承受荷载，并通过施加适当的预应力来保证起刚度。
不管仅充当维护功能的膜结构还是兼有承载力和维护双重作用的膜结构，膜材都必须施加预应力。因此，从这种意义上来说，膜结构的演变过程就是如何对膜材施加预应力的过程。当然这个过程与膜材工艺的发展，以及建筑安装技术、计算机技术、设计数值分析理论与方法的发展分不开。
1、气承式膜结构
气承式膜结构是由膜面内外压差来稳定形状的正高斯张力曲面的膜结构。内外压差可通过鼓风机向气密膜材覆盖的空间内送风而实现。气承结构不需要诸如墙、柱、拱等刚性构件作为支承，从而使其成为建筑史上最轻质、最简约的人工结构，起理论跨度可以达到几千米。
2、气囊（枕）式膜结构
气枕式膜结构是靠膜面内外压差来承载的，气枕式膜结构需要双层膜，在双层膜之间充气，达到一定气压才具有稳定的形状，并承受外部荷载与作用。气枕及其组合主要用做屋面或立面等维护结构。为了使气枕屋顶具有良好的透光性和保温效果，一般采用ETFE膜。可在气枕内增加内膜以减少气体的对流，从而提高其保温效果。
3、张拉膜结构
张拉膜结构是通过机械方式在膜面内沿着其边界张拉而生产预应力的负高斯曲面的膜结构。