最早是由法国哲学家 Nollet 偶然发现了动物膜的半透性，随后推道了在渗透作用下水通过猪膀胱隔膜的现象;1855 年，德国科学家 Fick 首次采用酯酸纤维素制备了人工合成膜，用于研究盐溶液通过多孔隔膜的扩散模型，并提出了扩散第一定律内，自此膜技术开始走向成熟并逐步向工业应用发展。
膜分离技术的工程应用是从20世纪60年代海水淡化开始的，1960年洛布(Loeb)和索里拉金(Sourirajan)教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤维素膜”，这种膜具有非对称结构，从此使反渗透从实验室走向了工业应用，其后各种新型膜陆续同世。1967 年美国杜邦(Dupont)公司首先研制出以聚己二酰己二胺(又称尼龙-66)为膜材料的中空纤维膜组件:1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“PermasepB-9”中空纤维膜组件，并获得1971年美国柯克帕特里克(Kirkpatrick)化学工程最高奖。从此反渗透技术在美国得到迅猛的发展，随后在世界各地相继应用，其间微滤和超滤技术也得到相应的发展。电渗析技术自20世纪50年代就已开始进入工业应用，60年代在日本大规模用于海水浓缩制盐3。目前膜法除大规模用于海水淡化、苦咸水淡化、纯水及高纯水生产、城市生活饮水净化外，在城市污水处理与利用及各种工业废水处理与回收利用方面也逐步得到推广和应用。
自膜技术产业化至今，膜技术在全世界所受关注与日俱增，世界各国均投入大量人力、物力、财力来支持膜技术的发展。从图 1-1(a)可以看出，1999~2017年全球膜产业总产值快速增长(膜产业总产值是指膜元件、膜组件、膜装备及相关工程的总值)，截至2017 年年底，全球膜产值已达 1050 亿美元;也展示出全球膜市场自21世纪起开始快速增长间。据统计，1999年全球膜市场的销售额为44亿美元，2007年全球膜及膜组件销售额达到83亿美元，2014年全球膜市场规模达到了 186.8亿美元,2020年全球膜市场规模约321.4亿美元。
经过 50多年的发展，我国膜产业逐渐走向成熟。最近 20多年是中国膜产业的高速增长期，1999年全球膜产业总产值在200亿美元左右，我国膜产业的总产值约为31亿
以膜技术为核心的第三代水处理技术正在成为解决水环境安问题的有力武器。随着水处理场景增多，在水污染治理标准升级的趋势下如上述工程案例的应用也必将大幅增多。
膜分离技术经过时间的沉淀，已在多领域广泛应用和融合发展。目前，膜技术的发展有赖于各种新型膜材料及复合工艺的开发，尤其是研制绿色经济、高通量、高强度、长寿命、抗污染的膜材料。虽然现在有很多聚合物材料可用于制造膜，然而在使用更绿色、可持续发展的材料方面，生物聚合物可以成为制造可持续薄膜的一种有效的替代品但是，完全绿色的制作方法不仅意味着仅可使用生物聚合物，还意味着应采用毒性较小或完全绿色的溶剂来取代传统上用于聚合物增溶的危险性和毒性较大的溶剂
