磷脂是一種由兩個脂肪酸和甘油共價結合形成的脂類，其中的甘油又和一個磷酸基團共價結合。另外有一些可變的成分與磷酸基團相連，稱為頭部基團，如絲氨酸、膽鹼或肌醇。脂肪酸的非極性碳水化合物鍊形成一個疏水區域。與脂肪酸不同，頭部基團呈高度極性，因此磷脂分子是兼性分子，同時具有親水性和疏水性。各種磷脂不對稱地鑲嵌在質膜中，賦予了質膜方向性。對著細胞外側的支模層與對著胞質的質膜層的磷脂構成是不同的。

一類稱為質體（它是包括葉綠體在內的一類膜包圍的細胞器）的特化細胞器的膜脂成分幾乎都是糖基甘油脂而不是磷脂。在糖基甘油脂中，極性的頭部基團由半乳糖、雙半乳糖或硫化半乳糖組成，而沒有磷酸基團。

雖然磷脂和糖基甘油脂的脂肪酸鏈長度是可變的，但是它們通常由14～24個碳組成。如果碳原子之間由單鍵連線，脂肪酸鏈則是飽和的（帶有氫原子），如果含有一個或多個雙鍵，該鏈則稱為不飽和脂肪酸鏈。

脂肪酸鏈中的雙鍵能在鏈中旋轉形成一個結節，從而防止雙分子層中磷脂的緊密堆積。這些結節增加了膜的流動性。而流動性又在膜的許多功能中起到重要作用。溫度也強烈影響膜的流動性。因為植物基本不能調控體溫，而低溫會降低膜的流動性，所以它們經常存在如何維持低溫下膜的流動性問題。為此，植物磷脂中含有大量不飽和脂肪酸，如十八烯酸（一個雙鍵）、亞油酸（兩個雙鍵）和a-亞麻酸（3個雙鍵），從而增強膜的流動性。