膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构、骨架式膜结构、组合式膜结构等四大类。
充气式膜结构又可分为气承式膜结构和气账式膜结构（或叫气肋式膜结构），以及组合式气膜（气承式与气肋式组合）。
气承式膜结构是通过压力控制系统向建筑物室内充气，便室内外保持一定的压力差，膜体受到上浮力，并产生一定的预张力，以保证体系的刚度。室内设置空压自动调节系统，来不断地调整室内气压，以适应外部荷载的变化。
气胀式膜结构是向单个膜构件内充气，使其保持足够的压力，多个膜构件进行组合形成一定形状的一个整体受力体系，这种结构对膜材自身的气密性要求很高，或需不断地向膜结构构件内充气。
张拉式膜结构是现代膜结构建筑的重要组成部分，膜面一般为负高斯曲面，因此，安体形丰富、自然流畅、曲面柔美，倍受建筑师们的青睐。但这种结构体系受力分析复杂，对施工精度要求高，因此，其设计计算、加工制作工艺难度都较大。
骨架式膜结构是自身封闭的、稳定的骨架体系（一般是钢桁架体系、网架结构、索网结构或张拉整体体系）与膜材料共同组成一个结构受力体系。应该体系施工与常规结构相似（除索网或张拉整体体系等的自身施工外），较易被工程界理解和接受，但为了让膜具有一定的刚度，骨架体系提供给膜的支撑系统一般要有一定的曲度，并应设置向膜中施加预应力的机构。