當要求超濾膜系統回收率更高時采用一段以上排列系統，就不會超過單支元件的回收率范圍，通常兩段式排列超濾膜系統就可實現75%的系統回收率，而三段式排列系統則可達到更高的系統回收率，這些回收率的確定是以每一段采用含6支膜元件的組件推算出來的，如使用僅能容納3支元件的較短的壓力容器時，為了達到相同的回收率，段數要加倍。
一般而言，超濾膜系統回收率越高，須串聯在一起的膜元件數就應越多。為了平衡被拿走的產水并保持每段內原水的流速均勻性，每段壓力容器的數量按進水水流方向遞減。
一個典型的排列比例為2:1，排列比例定義為兩個相鄰段內壓力容器數量之比，下圖為4:2排列的兩段超濾膜系統：
兩段式排列系統
在單段超濾膜系統中，兩個或兩個以上的膜組件并聯在一起，進水、產水和濃水均由總管管路系統分別相聯。其它方面與單組件超濾膜系統相同，單段系統通常用于要求系統回收率小于50%，例如海水淡化。
下圖為含6芯元件的組件所構成的單段系統：
單段系統
