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，象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，很好的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，更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，象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，當時只有借助于縮尺模型來解決。早期的膜結(jié)構(gòu)也往往采用這個方法，材料從更簡單的肥皂膜，一直到織物或鋼絲。由于在小比例模型上測量的誤差尚不足以保證曲面幾何形的正確性，故對足尺的建筑外形只能起參考作用。但這還不失為一種有效的手段，能為設(shè)計者提供一個直觀的形象。隨著計算機技術(shù)的不斷進步，膜結(jié)構(gòu)的形狀就更多地依靠計算機來確定。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計理論中還出現(xiàn)了專門的研究課題——“找形”（formfinding）。為了尋求合理的幾何外形，這個過程通過計算機的幾次迭代，就可確定膜結(jié)構(gòu)的初始形狀。

  膜結(jié)構(gòu)設(shè)計打破了傳統(tǒng)的“先建筑、后結(jié)構(gòu)”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)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀，并進行必要的計算分析。這時，所設(shè)計建筑物的平面形狀、立面要求、支點設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素，一個完美的設(shè)計也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。