在流動鑲嵌模型學說中，膜中的磷脂質分子以雙層排列，構成了膜的網架，是膜的基質。磷脂質分子為雙性分子，分為親水頭端和疏水尾端，雙層磷脂質分子之頭端皆朝向水相，疏水尾端則兩兩相接埋于膜內。而使脂雙層分子之親水頭端的內層（面對細胞質之面）與外層（面對外界之面）之結構不對稱原因，主要在于脂雙層分子兩親水頭端的化學組成不同。
膜的另一種主要成分是蛋白質，蛋白質分子有的嵌插在脂雙層網架中，有的則粘附在脂雙層的表面上。根據在膜上存在位置的不同，膜蛋白可分為兩類，一是通過強疏水或親水作用同膜脂牢固結合不易分開的，稱為整合蛋白（Integral protein）或膜內在蛋白；二是附著在膜的表層，與膜結合比較疏松容易分離的，稱為膜周邊蛋白（Peripheral protein）或外在蛋白。