复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料。复合土工膜主要用于排水和加筋，复合土工膜分为一布一膜和两布一膜，幅宽4m～6m，重量为20g/m～1500g/m，抗拉、抗撕裂、顶破强力等物理学性能指标高，能满足水利、市政、建筑、交通、地铁、隧道等土木工程需要。由于其良好的防渗功能，使得复合土工膜被大量、广泛地应用于水利水电工程施工中。土工膜防渗适用于各种类型的土石坝，尤其适合于粘土斜墙坝，堆石坝。土工膜铺设于坝体的范围应根据坝的渗漏情况、隐蔽部位以及地形地质条件确定，一般应使土工膜在整个坝面上形成一个防渗整体，上部铺至校核洪水位以上。尤其要注意周边接触边界的处理。只有搞好周边的处理，土工膜的防渗作用才能得以正常发挥。
1、混凝土坝
复合土工膜用于老混凝土坝上游坝面修理，也用于新建坝。前者是当老坝上游坝面长期运用，表面腐蚀，透水性增大时，以土工膜贴面起防渗作用；对于新建碾压混凝土坝，土工膜是作上游坝面的好材料。
2、土石坝
土石坝工程中用土工膜的目的是防止坝体或坝基渗漏，既用于新坝，也用于旧坝修补和加高。
3、渠道与水池
复合土工膜被用于渠道与水池防渗衬砌的实例很多。美国垦务局曾在正过水的加州Coacheal1渠道上完成了300m长的土工膜衬砌铺设试验，土工膜厚0.75mm，其上粘有115g/m的针制土工织物，混凝士护面板直接在土工织物上面浇筑。每片土工膜尺寸为61mx179m，粘贴剂为四氢化吠喃。施工采用了特制的160t的挖掘平坡机和180t的水下铺设机，它们都配有履带，并安装在跨度为3m~4m的横跨渠道的析架上。
4、垂直防渗墙
传统的地基垂直防渗措施是建造混凝土防渗墙。近年来国外有些工程已开始利用以聚合材料制造的称为地锁扳的板材插人地基内以替代连续墙，深度可达到15m或更深。
5、隧洞工程
土工膜既用于无压隧洞，又用于有压隧洞。土工膜用于隧洞的作用主要为防渗，为了排除来自囤岩裂隙的渗水，往往采用背面粘有针刺土工织物的复合土工膜。