包括早期的拱券穹隆结构，也包括其后发展的网架结构、折板结构、薄壳结构、悬索结构、充气结构等结构类型。大跨度建筑多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑和大跨度桥梁等，以及工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。

大跨度建筑最早可追溯至古罗马建筑，公元1世纪建成的罗马万神庙，用天然混凝土浇筑而成，穹顶直径达43.3米，是罗马穹顶技术的巅峰之作。拜占廷时期，随着对拱券、穹隆、帆拱技术的不断探索和熟练掌握，发现在大跨度结构中，结构的支撑点越集中，其灵活性就越大。穹隆、帆拱、拱券将力逐层传递至下部的柱子，支撑点的相对集中给空间组合带来极大的灵活性。君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂的穹顶跨度达到33米，内部空间通透灵活，是当时大跨度建筑的典范。

拱券式大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶，伴随着新材料和新结构的发展，建筑在高度和跨度上都有了长足的进步。大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂，需要建造高大的建筑空间来满足公共活动、集散、文体运动、举办博览会等需求，新的建筑类型也在不断涌现，如各类工业建筑、火车站、图书馆、百货公司等，这些新的建筑类型在功能、空间等方面对设计提出了要求；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，冲击着传统的审美和建造方式，促进了大跨度建筑的进步。早在18世纪大跨结构技术的进步就表现在桥梁工程中，进入19世纪，铁框架大量运用于大型温室花房的建造中。19世纪后半期，钢结构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨度建筑有了很快的发展。1889年为巴黎世界博览会建造的机械馆（La Galerie des machines），采用金属三铰拱结构，20榀金属拱相连形成一个巨大的内部空间，建筑长420米，跨度达到115米，远远超过罗马万神庙保持的记录。1912～1913年法国工程师E.弗雷西内（Eugene Freyssinet，1879～1962）在波兰布雷斯劳展览会建成的百年大厅（Centennial Hall），直径为65米的钢筋混凝土肋从周边环梁伸出，环梁由帆拱支撑，形成了大跨度穹顶结构。1916年弗雷西内在巴黎近郊建造了巨大的奥利机场飞机库（Air ship hangars at Orly），由一系列抛物线形钢筋混凝土拱券组成，跨度为96米。

20世纪，随着技术和材料的飞速发展，大跨度建筑的结构形式突飞猛进，出现了薄壳结构、空间网架结构、悬索结构等多种形式。1924年，德国的蔡司工厂天文馆建成第一个半圆球形的薄壳结构。1925年德国耶拿斯切夫玻璃厂厂房采用了球形薄壳，直径为40米，壳厚只有60毫米，采用钢筋混凝土为建筑材料，厚度与跨度之比为l∶667。悉尼歌剧院，其外观为三组巨大的壳片，耸立在南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。壳体结构既可以单独使用又可以组合起来使用；既可以用来覆盖大面积空间，又可以用来覆盖中等面积的空间；既适合方形、矩形平面要求，又可以适应圆形平面、三角形平面，以及其他特殊形状平面的要求。

1967年美国建筑家R.B.富勒（Richard Buckminster Fuller，1895～1983）设计了蒙特利尔博览会的美国馆，以三角形桁架为基本单位构成的球体，获得了巨大的内部空间。

悬索结构最初应用于铁路桥的修建，1883年跨越纽约东河的布鲁克林桥（Brooklyn Bridge）建成通车，该桥的跨度为486米。世界上最早的现代悬索屋盖是美国于1953年建成的罗利体育馆（Dorton Arena），采用以两个斜放的抛物线拱为边缘构件的鞍形正交索网。悬索结构在建筑上的广泛应用可追溯到1958年的布鲁塞尔世博会，美国馆、法国馆、苏联馆均采用了悬索结构营造内部的大空间。

膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，世界上第一座充气膜结构建于1946年，是一座直径为15米的充气穹顶。德国建筑师奥托（Frei Otto，1925～2015）在1955年设计的张拉膜结构跨度在25米左右，用于卡塞尔联邦花园的多功能展览音乐厅。1970年的大阪世界博览会出现了各式各样的充气膜结构建筑。其中最有代表性的是盖格尔设计的美国馆。1972年玻璃纤维材料膜结构发明后，室内充气式膜结构相继出现在大中型体育馆中，比如1975年建成的密歇根州庞蒂亚克“银色穹顶”、1988年建成的日本东京体育馆、2000年建成的伦敦穹顶等。