膜結構按結構受力特性大致可分為充氣式膜結構、張拉式膜結構、骨架式膜結構、組合式膜結構等四大類。
充氣式膜結構又可分為氣承式膜結構和氣賬式膜結構（或叫氣肋式膜結構），以及組合式氣膜（氣承式與氣肋式組合）。
氣承式膜結構是通過壓力控制系統向建筑物室內充氣，便室內外保持一定的壓力差，膜體受到上浮力，并產生一定的預張力，以保證體系的剛度。室內設置空壓自動調節系統，來不斷地調整室內氣壓，以適應外部荷載的變化。 
氣脹式膜結構是向單個膜構件內充氣，使其保持足夠的壓力，多個膜構件進行組合形成一定形狀的一個整體受力體系，這種結構對膜材自身的氣密性要求很高，或需不斷地向膜結構構件內充氣。
張拉式膜結構是現代膜結構建筑的重要組成部分，膜面一般為負高斯曲面，因此，安體形豐富、自然流暢、曲面柔美，倍受建筑師們的青睞。但這種結構體系受力分析復雜，對施工精度要求高，因此，其設計計算、加工制作工藝難度都較大。
骨架式膜結構是自身封閉的、穩定的骨架體系（一般是鋼桁架體系、網架結構、索網結構或張拉整體體系）與膜材料共同組成一個結構受力體系。應該體系施工與常規結構相似（除索網或張拉整體體系等的自身施工外），較易被工程界理解和接受，但為了讓膜具有一定的剛度，骨架體系提供給膜的支撐系統一般要有一定的曲度，并應設置向膜中施加預應力的機構。