复合土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，。耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。
复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热，把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高，还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。
土工布作为土工膜的保护层，使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射，增加抗老化性能，最好采用埋入法铺设。
施工中，首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面，然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧，两端埋入土体部分呈波纹状，最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石（或砼预制块）作防冲保护层。施工时，应尽力避免石块直接砸在土工膜上，最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固，连接部位要涂刷乳化沥青（厚2mm）粘接，以防该处发生渗漏。
使用须采用埋入式：覆盖厚度不宜小于30cm。复合土工膜广泛应用于水库防渗工程
整修防渗系统应有：垫层、防渗层、过渡层、保护层组成。
土体要坚实，避免不均匀沉陷，裂纹，防渗范围内的草皮、树根要清除。与膜接触面铺设粒径小的沙土或粘土作防护层。铺设时土工膜不要拉得太紧，两端埋入土体部分成波纹状较好，特别是与刚性材料锚固时，应留有一定的伸缩量。
