Nejrozšířenějšími membránovými lipidy jsou fosfolipidy . Ty mají polární hlavovou skupinu a dva hydrofobní uhlovodíkové ocasy. Chvosty jsou obvykle mastné kyseliny a mohou se lišit délkou.

Hydrofilní molekuly se snadno rozpouštějí ve vodě, protože obsahují nabité skupiny nebo nenabité polární skupiny, které mohou s molekulami vody vytvářet buď příznivé elektrostatické interakce, nebo vodíkové vazby
Hydrofobní molekuly jsou ve vodě nerozpustné, protože všechny nebo většina jejich atomů jsou nenabité a nepolární. Nemohou vytvářet energeticky příznivé interakce s molekulami vody.
Jsou-li rozptýleny ve vodě , nutí sousední molekuly vody, aby se reorganizovaly do ledových klecí, které obklopují hydrofobní molekuly.

Z výše uvedeného důvodu se molekuly lipidů spontánně agregují, aby pohřbily své hydrofobní ocasy uvnitř a vystavily své hydrofobní hlavy vodě.

Jako válcovité molekuly fosfolipidů spontánně vytvářejí ve vodném prostředí dvojvrstvy. V tomto energeticky nejvýhodnějším uspořádání jsou hydrofilní hlavy , které směřují k vodě na každém povrchu dvojvrstvy, a hydrofobní ocásky jsou chráněny před vodou uvnitř.

.