A sejtben egy időben több ezer biokémiai folyamat is lejátszódhat, ezek egymástól való függetlenítésére alkalmasak a biológiai membránok, melyeknek alapja egy lipidmolekulákból álló kettős réteg (leggyakrabban foszfatidok). Kettős réteg: kifelé a poláris, hidrofil réteg, befelé a hidrofób. Szerepe tehát az elhatárolás, de egyben összeköttetést is biztosít a külvilággal. Ezenkívül egyes elemi életfolyamatok működési egysége is, mivel bizonyos folyamatok membránokhoz kötötten játszódnak le (terminális oxidáció). A kettős rétegben a lipidmolekulák függőleges elmozdulása, a másik rétegbe való átkerülése igen ritkán fordul elő, de oldalirányú mozgás lehetséges - rugalmas. A biológiai membránok felépítésében fehérjék is részt vesznek, amelyek specifikus alkotórészek. A membránfehérjék harmadlagos szerkezetüknek megfelelően helyezkednek el a kettős lipidrétegben. Apoláros részük befele, poláros részük kifele áll. Helyzetüknek megfelelően lehetnek perifériás (felületen úszó), különböző mértékben belesüppedők illetve csatornafehérjék. A membrán külső felszínén szénhidrátláncok is találhatóak (glikokalix) - a specifitás fokozására, elősegíti a membrán felismerését pld. ABO vércsoport, ezenkívül más molekuláknak a membránhoz kapcsolódás lehetőségét is megteremti.

Néhány példa a sejten belüli membránokra: Minden sejtplazmát a külvilág felé 5-10 nm vastagságú biológiai membrán, a sejthártya határol. Félig áteresztő. Néha ezt még poliszacharid sejtfal is borítja, ami áteresztő. A plazmán belül található biológiai membrán az endoplazmatikus membránrendszer - szinte az egész plazmát behálózza, lapított zsákokhoz hasonló üregek rendszere, felületén riboszómákkal - fehérjék szintézise, belül tárolása, érlelése.