Die am häufigsten vorkommenden Membranlipide sind die Phospholipide . Diese haben eine polare Kopfgruppe und zwei hydrophobe Kohlenwasserstoffschwänze. Die Schwänze bestehen in der Regel aus Fettsäuren und können unterschiedlich lang sein.

Hydrophile Moleküle lösen sich leicht in Wasser, weil sie geladene Gruppen oder ungeladene polare Gruppen enthalten, die entweder günstige elektrostatische Wechselwirkungen oder Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen können
Hydrophobe Moleküle sind in Wasser unlöslich, weil alle oder die meisten ihrer Atome ungeladen und unpolar sind. Sie können keine energetisch günstigen Wechselwirkungen mit Wassermolekülen eingehen.
Wenn sie in Wasser dispergiert sind, zwingen sie die benachbarten Wassermoleküle dazu, sich zu eisähnlichen Käfigen zu reorganisieren, die die hydrophoben Moleküle umgeben.

Aus diesem Grund aggregieren Lipidmoleküle spontan, um ihre hydrophoben Schwänze im Inneren zu vergraben und ihre hydrophoben Köpfe dem Wasser auszusetzen.

Da Phospholipidmoleküle zylindrisch sind, bilden sie in wässriger Umgebung spontan Doppelschichten. In dieser energetisch günstigsten Anordnung sind die hydrophilen Köpfe an jeder Oberfläche der Doppelschicht dem Wasser zugewandt und die hydrophoben Schwänze sind im Inneren vom Wasser abgeschirmt.