现代意义上的膜结构起源于20世纪初。1917年英国人W.Lanchester提出了用鼓风机吹帐篷布用作野战医院的设想，并申请了专利。但当时这个发明只是一种构想。直到1946年，该专利的第一个产品才正式问世，这就是Watler Bird为美国军方设计制作的一个直径15M的球形充气雷达罩。1957年他又将自家的游泳池罩在了一个充气膜结构中，并在美国的生活杂志上作了介绍，从此这种结构形式开始被世人知晓。他的Birdair公司在20世纪60年代已能用当时的膜材建造跨度在60m以上的充气膜结构了。

    20世纪50年代，德国建筑师Otto创立了预应力膜结构理论，并在帐篷制造公司的支持下王城了一系列张拉膜结构。Otto的第一个现代张拉膜结构是1955年为德国联邦园艺博览会设计的一个临时性音乐台。1957年他又为另一届联邦园艺博览会设计了更复杂的场馆入口挑篷及音乐台。随后，Otto将张拉索-膜结构技术又向前推进一步，把索网引入张拉膜结构中，1967年设计完成的加拿大Montreal博览会的德国馆就是其中以例。该结构平面变化极为自由，索网屋面或支或挂在11根布置灵活的桅杆上。那高耸的桅杆，变化的曲面以及那富有机械技术表现力的节点形式给人以强烈的艺术感染力，使其成为20世纪最具有影响的建筑之一；德国馆的成功也使建筑师Otto享誉世界。继德国馆之后，1972年他与Behnisch合作完成的Munich奥林匹克中心为其又一力作。该结构的形式与德国馆类似，不过，在该设计中他解决了柔性索网屋面与刚性玻璃幕墙的连接构造问题，使游泳馆成为全封闭的室内空间。这两个设计向人们展示了柔性张拉结构极其丰富的艺术表现力，也使得Otto成为膜结构技术的先驱者。

    膜结构的第一次集中展示并引起社会广泛关注与兴趣的是在1970年日本大阪万国博览会上。由于日本是个多地震国家，且博览会会址的地址条件较差，各国建筑师与工程师便纷纷选择了膜结构这种自重轻，抗震性能好，施工速度快且形态各异的结构形式作为临时展馆，如巨大而扁平的美国馆，彩虹状的富士馆，蘑菇形的休息大厅，云一样的节日广场等。后来人们普遍认为这次博览会是薄膜结构系统的，商业的向外界展示的开始，是建筑业的一次革命。犹如1851年伦敦博览会上水晶宫向人们展示工业化时代建筑的来临一样，该次博览会表明柔性结构体系已成为一种重要的空间结构形式，并展示出了其广泛的应用前景。

    博览会上由建筑师Davis，Brody与工程师David Geiger设计的美国馆是一个椭圆形式的充气膜结构，139m*78m无柱大厅的屋面由32根沿对角线交叉布置的钢索和膜布索覆盖。整个工程只用不到10个月时间就完成了，该设计不仅表现了膜结构非凡的跨越能力，而且表现了其优良的经济性。

    博览会上另一个具有代表性的建筑师日本的富士馆。它采用的是气肋式膜结构，该馆平面为圆形，直径50m，由16根直径4m，长78m的拱形肋围成，气肋间每隔4m用宽500mm的水平系带把它们环箍在一起。中间气肋呈半圆拱形，端部气肋向圆形平面外突出，最高点向外突出7m。它也是迄今为止建成的最大的气肋式充气膜结构。

    索膜建筑经历了半个世纪的发展，现已成为一种成熟的结构体系。它把结构逻辑与技术手段作为建筑艺术表现的基础，达到了更高层次上的建筑与技术的统一。由于能充分利用取之不尽的太阳能源，薄膜结构必将成为21世纪“绿色建筑体系”的宠儿。随着膜材性能及再利用技术的不断开发，新的结构形式的不断发展，索膜建筑还将展示出更为强大的生命力。