甜瓜的保护地栽培是利用日光温室、塑料大棚、塑料小拱棚等保护设施，在不宜甜瓜生长的地区、季节栽培甜瓜的栽培方式。甜瓜虽是喜温作物，但阶段发育对日照长短等条件要求不严，所以无论春夏秋冬，只要其他条件适宜，都能开花结实，因此可周年生产，栽培方式有冬春季播种的温室甜瓜、大棚甜瓜和小拱棚甜瓜，还有夏秋播种的反季节保护地甜瓜。华北各地秋、冬、春季日照充足，阴、雨、雪较少，对保护地栽培非常有利。其中，春茬栽培的甜瓜价值较高，且能源消耗少，效益高，气候的变化规律也有利于厚皮甜瓜的生长发育，因此栽培面积发展很快。反季节栽培的效益虽不错，但栽培难度较大，目前只有少量发展。

日光温室内栽培甜瓜，空气湿度较小，对厚皮甜瓜生长极为有利。温室又分加温温室和日光温室两种，加温温室成本高，发展面积较小，一般以日光温室为主。

日光温室的构造是东、西、北三面用砖、石头、土等构筑围护墙，南面架设骨架和覆盖农膜而成，由于三面有墙，夜间在塑料薄膜外面能覆盖草苫等保温材料，因此保温效果好，种植厚皮甜瓜可比大棚提早，山东昌乐、河北永清等地大多数12月中下旬开始育苗，3月底4月初就可收获头茬瓜。

塑料大棚栽培甜瓜，比露地可提前1~2月成熟，大棚栽培是厚皮甜瓜的重要栽培方式之一。大棚多为南北向的拱形棚，其上覆盖塑料薄膜透光和保温，因无保温墙和不透明的覆盖物，保温性能不及日光温室。大棚根据建筑材料又可分为竹木结构、水泥预制结构和钢筋结构等。造价较低的竹木结构，大棚跨度一般为6~12米，中间有一排或多排支柱；使用水泥预制结构和镀锌钢管材料的大棚，跨度一般在8米以上，中间无立柱，光照条件好。

塑料小拱棚栽培甜瓜，结构简单，投资少，而且搬、装方便，不受地形限制，因此是目前应用面积最大的栽培设施。小拱棚跨度一般为1~2米，高0.6~1.2米，长度不限，依地哇长度而定；骨架可用毛竹片、小竹竿、钢筋作拱架，每隔0.6~0.8米插一拱形支架，拱架下面没有支架，为加固拱架，每根拱架顶端可用铁丝或尼龙绳连接固定，上面盖农膜保护，夜间农膜上可覆盖草帘保温。

保护地栽培除设施栽培外，还有地膜覆盖栽培，这是一种广泛应用的半保护地栽培方式，全国南北各地厚、薄皮甜瓜均有采用地膜覆盖栽培的。