Membrana hydroizolacyjna to warstwa materiału, która zapobiega przenikaniu wody. Materiały te są używane w ogromnej gamie produktów, ale termin ten jest powszechnie używany w odniesieniu do konstrukcji lub odzieży. W obu przypadkach membrana jest zwykle umieszczana pomiędzy dwiema innymi warstwami. Chroni to zarówno membranę wodoodporną, jak i tworzy fizyczną część oddzielającą obszary wodoodporne i niewodoodporne. W przypadku zastosowania w budownictwie nierzadko występuje wiele warstw membrany hydroizolacyjnej zarówno wewnątrz budynku, jak i na obszarach wokół niego.
Wodoodporność jest często kwestią stopnia, a nie pewności. Dwa przedmioty, które są wodoodporne, mogą przeniknąć przez nie niewielką ilość wody w zupełnie innych okolicznościach. Substancje te różnią się od tych wodoodpornych, przez które woda może w pewnym stopniu przenikać w każdych warunkach. Na przykład wodoodporna membrana może w większości sytuacji całkowicie zatrzymać wodę, ale jeśli zrobi się zbyt ciepło lub zimno, przenikną przez nią niewielkie ilości. Warstwa wodoodporna umożliwiłaby penetrację niezależnie od temperatury.
Membrana wodoszczelna stosowana w odzieży jest na ogół bardzo lekka i delikatna, ma podobną grubość i wagę do plastikowego worka na śmieci. Warstwy te są umieszczone pomiędzy dwiema warstwami tkaniny i połączone chemicznie. Ważne jest, aby tkanina nie była wszyta, ponieważ spowodowałoby to powstanie nieprzemakalnych dziur w warstwie. Ten wielowarstwowy materiał jest następnie umieszczany wewnątrz ubrania, zazwyczaj wraz z dodatkowymi warstwami wyściółki ochronnej. Te warstwy są powszechne w kurtkach i obuwiu, ponieważ i tak często składają się z wielu warstw.
W budownictwie większość membran hydroizolacyjnych znajduje się wokół ścian fundamentowych i piwnicznych. Warstwy te znajdują się zazwyczaj wewnątrz betonowych ścian, wzdłuż zewnętrznej powierzchni obszarów zanurzonych lub są rozmieszczone strategicznie wokół budynku. Ponieważ ludzie nie muszą ich nosić, są grubsze i trwalsze niż te, które można znaleźć w odzieży, ale nadal są narażone na przypadkowe przebicia. Oprócz membran syntetycznych w niektórych budynkach stosuje się warstwy materiałów naturalnych, aby zniechęcić wodę do ruchu lub skierować ją do określonych obszarów.
Po umieszczeniu wewnątrz ściany, rzeczywista konstrukcja membrany wodoszczelnej jest prawie identyczna jak wewnątrz odzieży. Membranę łączy się z innymi materiałami, często bezpośrednio ze ścianą lub twardym materiałem wtórnym, i umieszcza się wewnątrz wnęki ściany. Warstwy te umożliwiają przenikanie wody przez połowę ściany, ale blokują jej przenikanie do drugiej połowy.
Zewnętrzne membrany hydroizolacyjne zwykle nie są ułożone warstwowo jak membrany wewnętrzne i dlatego są zaprojektowane tak, aby były znacznie mocniejsze. Większość z nich jest umieszczona bezpośrednio na zewnątrz budynku, co w ogóle uniemożliwia przedostawanie się wody. Są one powszechne w większości nowych konstrukcji i są uważane za część standardowej obudowy budynku.