Thuyết M có nhiều mẫu hình học nền khác nhau, gắn liền với sự khác nhau của các thuyết siêu dây. Sự khác nhau này được phân định bởi nguyên lý của đối ngẫu. Hai thuyết vật lý là đối ngẫu của nhau nếu chúng có cùng một tính chất vật lý thông qua một bước biến đổi toán học nhất định.

Siêu dây dạng IIA và IIB quan hệ với nhau bởi đối ngẫu T, hay còn được gọi là các thuyết Heterotic. Dạng I và Heterotic SO(32) quan hệ với nhau bởi đối ngẫu S. Dạng IIB còn là đối ngẫu S của chính nó.

• Các thuyết dạng II đều có 2 siêu đối xứng trong không gian 10 chiều, các thuyết còn lại chỉ có 1.
• Dạng I đặc biệt ở chỗ nó dựa trên các dây đóng, không có xu hướng mở.
• 4 dạng còn lại dựa trên các dây có xu hướng đóng.
• Dạng IIA đặc biệt ở chỗ tính chẵn lẻ (parity) được bảo toàn.
• 4 dạng còn lại, tính chắn lẻ bị phá vỡ.

Trong tất cả các dạng, chiều không gian thứ 11 đều trở nên lớn tại điểm strong coupling (cặp mạnh). Với dạng IIA, chiều không gian thứ 11 là một vòng tròn. Trong trường hợp heterotic (HE) nó là một đoạn thẳng và làm cho không-thời gian có 11 chiều chuyển thành 2 không gian có 10 chiều và có biên. Tính chất cặp mạnh ở đó giới hạn việc các dây chuyển sang không-thời gian với 11 chiều.

Lịch sử không-thời gian của một dây có thể được biểu diễn bởi các hàm số toán học như

ở đó miêu tả việc làm sao các trục tọa độ 2 chiều (σ,τ) của dây được phác họa trong không-thời gian X μ {\displaystyle X^{\mu }} . Một giải thích, dựa theo hàm này, cho rằng chiều thứ 11 luôn luôn hiện hữu nhưng bị ẩn vì bán kính của chiều thứ 11 tỉ lệ với hằng số cặp của dây. Một giải thích khác cho rằng các chiều của không-thời gian không phải là cơ sở căn bản của thuyết M.