用于膜结构中的高强度柔韧性薄膜称为膜材，它是膜结构工程中最重要的组成部分，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。
膜结构建筑的支撑一般为钢结构，国内对于钢结构的保护多采用涂防火涂料。国外类似建筑大多是不涂防火涂料的。还有一种更为稳妥的办法:就是在构造上作处理，使膜面紧贴在钢索下面，火灾中烟气首先面对的是膜面，这样钢索下面又多了一个保护层，使钢架不受任何高温作用。
瑞典国家测试院曾对PTFE 和PVC 两种膜材料进行同样条件的燃烧试验，对试验过程的温度、有毒气体成分、膜材烧穿情况进行了测试分析，结果表明虽然PTFE 膜材的耐火极限和燃烧性能比PVC 膜材高，但是PVC 膜材受热后很快形成开放洞口，有利于烟气和热量的排出，从而延缓钢结构的坍塌，而PTFE 膜材受热后只是接缝处裂开，最后沿接缝大块脱落，热量容易在顶部聚集，而且PTFE 膜材产生的CO2 和CO 至少是PVC 膜材的两倍，因此对于膜结构特别是封闭式膜结构建筑使用PVC 膜材好一些。
