用于膜结构中的高强度柔韧性薄膜称为膜材，它是膜结构工程中重要的组成部分，作用与钢筋、混凝土、轻质板材上是等同的，在膜结构建筑中既是起围护作用的建筑材料，又是张拉结构体系中的受力材料。《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑防火设计规范》中对建筑物各构件的燃烧性能和耐火极限都有明确的规定。目前膜结构建筑中使用的膜材通常有两类，一类是以玻璃纤维织物为基材，涂覆聚四氟乙烯（PTFE）等树脂材料，燃烧性能可达到A 级；另一类是以尼龙织物为基材，涂覆PVC 及其他树脂材料，燃烧等级可以达到B1级。
目前国内大部分膜结构工程使用的都是聚酯纤维膜材料，即PVC聚酯纤维膜材，表面涂以PVDF聚氟化合物，增强了原有PVC膜材耐污染、抗老化的性能，膜材使用寿命增加到10-15年。聚酯纤维是膜建筑中应用最广泛的纤维，并认为是建筑膜材标准产品。聚酯纤维拉伸强度高，弹性好。在拉伸屈服前，纤维具有较大的伸长变形能力，使得在安装时可进行一定的调整。但日照将使聚酯纤维老化，弹性与强度等力学性能降低，所以很多建筑采用PTFE、ETFE等永久性膜材。
PTFE膜用于永久性膜，不便重新组装利用。PTFE膜不燃，可满足世界各国建筑A级防火需求。新安装的膜呈麦黄色，日照数月之后，膜会逐渐漂白。常规的PTFE膜伸长变形较小，拉伸强度150KN/m，撕裂强度1KN/m，透光率13%，网状膜可达65%以上，防潮、防霉、耐污，PTFE有微孔隙能透气。PTFE膜一般加工中易出折痕，且难以消除，不方便包装及运输，因此，在膜结构小品中容易出现折痕，适合于大型膜结构建筑工程。
ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm，是一种透明膜材。ETFE是乙烯-四氟乙烯共聚物，既具有类似聚四氟乙烯的优良性能，又具有类似聚乙烯的易加工性能，还有耐溶剂和耐辐照的性能。
