防渗土工膜按组成的基本材料可分为塑料类、沥青类、橡胶类3种，目前在水利水电工程上主要应用的是塑料类土工膜，制造塑料类土工膜所用聚合物有聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、氯化聚乙烯（CPE）等，其中以高密度聚乙烯（HDPE）土工膜应用最为广泛。
随着技术的进步，为改善土工膜的性能，充分利用土工膜与土工织物各自的长处，常用各种成型方法将土工膜与土工织物组成复合土工膜。前者提供了不透水性，后者提供足够的强度，使其具有土工织物平面排水的功效及土工膜法向防渗的功能。同时，又改善了单一土工膜的工程性能，提高了其抗拉、顶破和穿刺强度及摩擦系数，还可避免或减少在运输、铺设过程中机械损伤防渗主膜,因而复合土工膜是一种比较理想的防渗材料。工程中使用的复合土工膜大多为以非织造布为基材，以聚乙烯、聚氯乙烯等为膜材，复合而成得非织造布复合土工膜，其结构常有“一布一膜、二布一膜、一布二膜、二布二膜”等。