膜结构的膜材料主要由基布和涂层两部分组成，基布通常采用聚酯纤维和玻璃纤维材料，而涂层材料则以聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（Teflon）为主。膜材料可分为PVC膜材、PTFE膜材和ETFE膜材三大类。

PVC膜材是由聚酯纤维涂覆聚氯乙烯（PVC）制成的。为提升其性能，表面可涂上一层聚偏四氟乙烯（PVDF）涂层，这样不仅可以增强抗老化能力，还能提高自洁性能，其使用寿命一般可达25年左右。采用PVC膜材建造的膜结构通常被归类为半建筑。

PTFE膜材则由玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯（Teflon）制成。这种材料具有较高的强度和弹性模量，并且具备良好的自洁性、耐久性和耐火性能。尽管PTFE膜材的价格较为昂贵，对裁剪制作精度的要求也较高，其使用寿命一般能达到30年以上，非常适合用于建筑中。

而ETFE膜材（Ethyiene-tetrafluoe thylene）是一种乙烯四氟乙烯共聚物，兼具类似聚四氟乙烯的优良性能及类似乙烯的易加工特性，同时也表现出较强的耐溶剂和耐辐射能力。ETFE膜材是继PVC膜材和PTFE膜材之后，用于建筑结构的第三大类膜材料，目前已在国外的一些体育场馆和温室中得到应用。

尽管我国膜材料结构建筑的设计和施工起步较晚，目前仍大量采用PVC膜材，偶尔见到PTFE膜材的应用，而ETFE膜材在我国的应用则较少。不过，在2008年北京奥运会场馆建设中，ETFE膜材却一跃成为了热门材料，为膜结构的使用发展奠定了基础。