膜結(jié)構(gòu)的突出特點之一就是它形狀的多樣性，曲面存在著無限的可能性。對于氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)來說，充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面，可能沒有太多的選擇余地。而對于以索或骨架支承的膜結(jié)構(gòu)，其曲面就可以隨著建筑師的想象力而任意變化。
膜結(jié)構(gòu)形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國舉行的博覽會上。在這些博覽會上，大大小小的展覽館，無不以新穎奇特的造型來吸引觀眾，而膜結(jié)構(gòu)就能用來達到這樣的目的。例如1985年在日本茨城縣舉行的國際科學(xué)技術(shù)博覽會，入口就是以五顏六色的膜材構(gòu)成的拱形大門。在眾多的展覽館中膜結(jié)構(gòu)尤為奪目，像火鳥館以鋼梁與索組成的骨架支承扁平的凹凸屋面。美國館以高聳的桅桿懸掛銀白色的屋面。電力館以中央塔架懸吊25個尖頂帳篷，夜晚通過燈光的反射宛如燃燒的火焰。其他象在候車亭、電話亭、走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構(gòu)成形式各異的建筑小品，蔚為大觀。
就形狀而言，對建筑師說來是至關(guān)重要的。采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物，其形狀往往是先由建筑師確定。膜結(jié)構(gòu)則不同，首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些，其次它的形狀是在施工過程中逐步形成的，有一個形狀確定的問題，需要結(jié)構(gòu)工程師的參與。要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀，即結(jié)構(gòu)體系在膜自重(有時還有索)與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。在初步設(shè)計階段，先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形，然后對膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力，其形狀也相應(yīng)改變，經(jīng)過不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力，最后就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。
懸索結(jié)構(gòu)中的索網(wǎng)與膜結(jié)構(gòu)一樣也有形狀確定問題，像1968年蒙特利爾博覽會的德國館和1972年慕尼黑奧運會主體育場都有特殊的形狀需要確定，
當(dāng)時只有借助于縮尺模型來解決。早期的膜結(jié)構(gòu)經(jīng)常使用這種方法，從最簡單的肥皂膜到織物或鋼絲。由于小尺度模型的測量誤差不足以保證表面幾何形狀的正確性，因此只能作為全尺度建筑形狀的參考。但這仍然是為設(shè)計師提供直觀形象的有效手段。隨著計算機技術(shù)的不斷進步，膜結(jié)構(gòu)的形狀越來越依賴于計算機。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計理論中，還有一個特殊的研究課題——找形。為了找到合理的幾何形狀，
膜結(jié)構(gòu)的初始形狀可以通過計算機的多次迭代來確定。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計打破了先建筑后結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)做法，要求建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計緊密結(jié)合。在設(shè)計過程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該坐在一起確定建筑物的形狀，并進行必要的計算和分析。此時，設(shè)計建筑的平面形狀、立面要求、支點設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力尺寸將成為相互制約的因素。完美的設(shè)計是上述矛盾和統(tǒng)一的結(jié)果。
