Karakteristika kompozitne membrane je da je uglavnom izrađena od gornja dva materijala, koji je kompozit vrlo tankog gustog sloja i poroznog nosećeg sloja. Porozni nosivi sloj naziva se i osnovni film, koji povećava mehaničku čvrstoću; gusti sloj naziva se i kožni sloj, koji igra ulogu desalinizacije, pa se naziva i desalinizacijski sloj. Debljina sloja za desalinizaciju je općenito 50 nm, a najtanji 30 nm.
Asimetrična membrana izrađena od jednog materijala ima sljedeće nedostatke:
1. Između debelog i potpornog sloja nalazi se zbijeni prijelazni sloj.
2. Najtanja granica debljine sloja kože je 100 nm, teško je smanjiti pritisak guranja smanjenjem debljine filma.
3. Stopa desalinizacije i propusnost vode međusobno su ograničeni, jer je za isti materijal teško imati i desalinizaciju i podlogu.
Kompozitna membrana dobro rješava gore navedene probleme. Može birati materijale sa dobrim performansama desalinizacije i materijale sa visokom mehaničkom čvrstoćom prema zahtjevima gustog i nosećeg sloja. Stoga se gusti sloj kompozitne membrane može učiniti vrlo tankim, što je korisno za smanjenje tlaka otpora; u isto vrijeme, prijelazna zona je eliminirana, a performanse otpornosti na kompresiju su dobre.
Materijal osnovne membrane je polisulfon, zatim polipropilen i poliakrilonitril. Budući da je polisulfon jeftin i lak za nabavku, membrana je jednostavna, mehanička čvrstoća dobra, otpornost na kompresiju dobra, kemijske performanse stabilne, netoksične i biorazgradive.
Kako bi se dodatno povećala čvrstoća poroznog potpornog sloja, obično se koriste netkane tkanine od poliestera.
