20世紀40年代，德國的建筑學家發現，瀝青防水卷材與涂膜防水材料的自粘性與密閉性特點，致使混凝土結構中的殘余水分被封閉在結構內，混凝土結構內的水汽無法散發而導致屋面與墻體孳生霉菌，室內空氣質量與人居健康受到嚴重威脅。因此，德國建筑界開始使用具有透氣性能的屋面墊層，以取代自粘卷材與涂膜防水，這種透氣性墊層空鋪于屋面基層之上，使現澆混凝土屋面板的水汽迅速排放出去，因而避免了霉菌的孳生。
在當時的歷史背景下，人們對建筑節能的認識還不夠，20世紀70年代，隨著世界能源危機的爆發，歐美國家對建筑節能問題越來越重視起來。能源專家發現，這種透氣性墊層雖然使現澆混凝土屋面的水汽得以排放，有效解決了防潮與霉菌問題，然而大量水汽向保溫層排放，保溫材料的熱工性能受到嚴重破壞。
20世紀中期，美國與加拿大建筑標準協會的專家發現，建筑外墻與屋面中水汽的凝結會嚴重影響建筑保溫材料的性能及圍護結構的耐久性，導致霉菌孳生。而導致受潮的主要原因是借助建筑外部空氣滲入至圍護結構內部的液相水和汽相水。從此美國的一些建筑開始使用防水膜，鋪設在保溫層外面作為建筑包覆系統，以加強建筑的氣密性與水密性，但是這種防水膜不透氣，圍護結構的潮汽仍然無法散發而不能徹底解決防潮問題。
經過不斷的科學研究與實踐，德國與美國的建筑界專家終于發現，將透氣性屋面墊層改為不透氣的卷材作為隔汽層空鋪于屋面基層，使現澆混凝土屋面的水汽在一定程度上得以排放，減緩混凝土屋面的水汽向保溫層排放的速度；使用透氣性的防水膜作為建筑包覆系統（后稱防水透氣膜），阻止了建筑外部滲入的液相水與汽相水的同時，又使保溫層的水汽迅速排放出去。隔汽層與防水透氣膜的配合使用，加強了建筑氣密性、水密性，解決了防潮與霉菌的同時，又有效保護圍護結構熱工性能，從而真正達到了節約能耗之目的。
20世紀80年代末，防水透氣膜方案在歐美發達國家得到大力推廣，被廣泛應用于居住建筑與公用建筑，防水透氣膜建筑構造被譽為“會呼吸的房子”。防水透氣膜鋪設于保溫層之上，有效保護保溫層，保溫層之上不需要再澆細石混凝土，方案的優化降低了建筑造價。日本、馬來西亞等國家也相繼引進德國、美國的技術，開始大量生產并應用防水透氣膜。
近幾年我國政府對建筑節能越來越重視，防水透氣膜方案在我國大力推廣，制定了《防水透氣膜建筑構造》、《壓型鋼板、夾芯板屋面與外墻建筑構造》等專項圖集。