复合土工膜是将土工膜和土工织物复合在一起的一种不透水的材料，积聚了土工膜和土工织物的优点。复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯的增强改性，压延成膜与涤纶针刺土工布热合而成，具有质轻、抗拉、抗顶破 、延展性能好、变形模量大、耐老化、防渗性能好、造价低等特点，是一种理想的防渗材料。
    我国对于复合土工膜的应用开始于二十世纪六、七十年代，起步虽然晚但发展迅速。发展至今，复合土工膜已经广泛应用于我国各个类型的水利工程和岩土工程中，并在大量的防渗工程中取得了显著而优异的成绩，许多专家学者对复合土工膜防渗也做了较多的研究，但是由于研究工作起步较晚，研究深度较国外还有一定的差距。国内对复合土工膜防渗也做了一些实验，例如天津大学吴景海的渗透试验以及河海大学的岩土所试验等。

   我国的复合土工膜最开始使用的原料是聚氯乙烯，后来也有个别使用的是聚乙烯，这样生产出来的成品厚度保持在0.12mm和0.38mm之间，而使用效果也比较满意。应用的主要工程有河南人民胜利渠、北京东北旺灌区、陕西人民引渭渠和山西的几处灌区。以后推广到蓄水池、水库和水闸等工程献县枢纽位于河北省境内，为了防止上游渗透，曾经在 1965 年时把粘土夹塑料薄膜当作进洪闸防渗措施主材料。七十年代末到八十年代初期，宁夏的石嘴山市曾经采用聚氯乙烯薄膜修建了一座容积为25万m³的蓄水池，厚度仅为0.1mm的防渗新材料运用效果十分显著。所以在随后的几年时间，陕西省在也采用了三层共0．18mm 厚的聚乙烯薄膜来防止水库库区渗漏。从 1983年开始，为解决了十几处已建中小型水利工程的渗漏问题。北京采用了编织布与塑料薄膜相结合的复合型结构型式，得到了喜人的结果，于是这样的复合型结构形式逐渐被其他省市所采用。而到80年代中期比较厚的膜才在我国开始进入大众视野。比如河北省在1986年为了处理乱木水库库区台地的渗漏采用了0.8mm 的聚氯乙烯土工膜。1989年修筑水电站的围墙时就用了只有几毫米厚的复合型合成材料 ，这种材料是由土工膜和土工织物结合而成的。最近的二十年来完成的模式较大的工程 ，一般都是用复合型土工膜或一层厚的土工膜。
    西安石贬峪水库20世纪60年代已建成，该水库多年来屡屡发生裂缝和塌坑等问题，不能正常蓄水运行，水库原为沥青混凝土面板(斜墙)防渗，坝高85m ，由于面板下面作为面板基底的堆石不均匀变形问题，多次修复仍未起到效果，最后采用在表面加一薄层混凝土予以保护，在面板上铺筑一层复合土工膜的防渗方案，复合土工膜接缝采用粘结的方式，已经很好地解决了约40年未能解决的问题，现已运行5年，蓄水70多m。这说明复合土工膜下的基底做好体工程为原沥青混凝土面板作基底)，对确保防渗作用非常有效。