Мембраны всегда существуют в форме замкнутых структур. Это объясняется тем, что на открытом краю мембраны поверхностное натяжение больше, чем в других местах, и края стягиваются вплоть до слияния в одной точке (подобно тому, как стягивается шнурком рюкзак). В живой клетке все мембраны тоже замкнуты, но их форма часто отличается от сферической.
Все мембранные структуры клетки отграничивают некоторый объем (полость мембраны) от среды или других частей клетки. Это очевидно в тех случаях, когда мембранная структура имеет простую геометрическую форму, приближающуюся к сферической, например такую, как форма плазматической мембраны. Но это справедливо и для мембран со сложной конфигурацией, таких, как мембраны митохондрий, и особенно эндоплазма-тического ретикулума, пластинчатый комплекс. Следовательно, каждая мембрана имеет внутреннюю и внешнюю поверхности.
Хотя каждый монослой образован из липидов, ориентированных одинаковым образом, тем не менее, липидный состав монослоев различен. Поверхности одной и той же мембраны различаются по составу липидов, белков и углеводов (поперечная асимметрия). Например, в плазматической мембране эритроцитов фосфатидилхолины преобладают в наружном слое, а фосфатидилсерины во внутреннем слое мембраны. Углеводные части белков и липидов располагаются на наружной части мембраны. Кроме того, поверхности мембраны отличаются по составу белков. Степень такой асимметрии мембран различна у разных типов мембран и может меняться в процессе жизнедеятельности клетки и ее старения. Подвижность (жесткость) и текучесть мембран также зависят от ее состава. Повышенная жесткость обуславливается увеличением соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, а также холестерина. Физические свойства мембран зависят от расположения белков в липидном слое. Липиды мембран способны к диффузии в пределах слоя параллельно поверхности мембраны (латеральная диффузия). Белки тоже способны к латеральной диффузии. Поперечная диффузия в мембранах сильно ограничена.
Углеводные части гликолипидов и гликопротеинов выходят на наружную поверхность, иногда образуя сплошное покрытие клетки, так называемый гликокаликс; на внутренней поверхности углеводы отсутствуют. Белки, являющиеся рецепторами гормонов и других внешних сигнальных молекул, располагаются на наружной поверхности плазматической мембраны, а внутрь клетки сигнал передается при участии белков внутренней поверхности мембраны.