骨架式膜结构由呈负高斯曲率的膜面和骨架组成，骨架自身具有稳定性和完整性，张拉膜置于骨架上，骨架自身具有稳定性和完整性。骨架式膜结构的显著特点在于：膜不是维持结构体系存在的必要结构单元，但膜又不仅仅是单纯的覆盖屋面系，而是充分发挥了采光建筑功能、及其优异的结构性能。

由于膜张拉强度很高可以承受较大的预张力的作用，因此，膜可覆盖大网格或大间隔空间骨架（一般网格距离在4.0~6.0m左右）。骨架式膜结构是一种十分稳定的结构系统，骨架自身构成稳定的结构体系。膜覆盖于结构之上，比较而言膜的初始形态更易于实现。

虽然预张力对骨架式膜的“形”与“态”的影响不及张拉膜，但仍必须引入足够大的张力，一般经纬双向的应力分别在1.5~4kN/m(PVC/PES)和2~6kN/m(PTFE/GF)以上，以保证结构受力特性，避免在风荷载作用下膜面发生较大颤振或波浪，并由徐变松弛导致膜面凹陷。膜的预张力水平一般由其工作环境，膜面积大小等因素决定。骨架式膜结构的膜面一般较小，膜内张拉力对膜面变形比较敏感，徐变作用容易使初始预张力变小、膜松弛。膜面预张力在早期的损失比较显著，因此，需要设计合适的临时或永久性的预张力二次调整引入机制，一般情况下，在施工完成后的24小时左右可以进行首次二次张拉。

骨架一般设置于膜内侧，由于膜的透光性会突显骨架的室内视觉效果，因此，骨架的布置、形式、材料、节点等是设计考虑的重点，应力求简洁、富于韵律。在现代膜结构发展的早期，骨架式膜应用较少。但是，现代膜结构有膜面曲率减小、趋于平缓、预张力水平增加的趋势，骨架式膜具有更广泛的应用领域，特别是对于大型公共体育馆、体育场、公路收费站、展览馆等。