Den Hauptbestandteil der Lipiddoppelschicht bilden Phospholipide. Sie können gesättigt oder ungesättigt sein.
Die Phospholipide besitzen sowohl einen lipophilen (hydrophoben) als auch einen hydrophilen Anteil, dies bezeichnet man als amphiphil. Sie neigen u.a. durch die hydrophoben Wechselwirkungen und andere, nicht kovalente Wechselwirkungen zwischen den apolaren Fettsäureschwänzen zum Zusammenschluss mit sich selbst (Selbstaggregation, Selbstassemblierung) und zur Ausbildung einer Doppelschicht. Die Grundstruktur der Doppelschicht entspricht einem , in dem die Moleküle so angeordnet sind, dass die hydrophilen Köpfe nach außen zum wässrigen Milieu weisen und die lipophilen Schwänze sich zum Inneren der Doppelschicht hin orientieren (Modell der „unit membrane“). Diese innere Schicht bildet die Wasserbarriere zwischen den Zellen und dem Interstitium bzw. zwischen den Zellorganellen und dem Zytoplasma. Elektronenmikroskopisch lassen sich daher 3 Schichten erkennen: Köpfe – Ketten – Köpfe.
