Los lípidos de membrana más abundantes son los fosfolípidos . Estos tienen un grupo de cabeza polar y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas. Las colas suelen ser ácidos grasos y pueden diferir en longitud.

Las moléculas hidrofílicas se disuelven fácilmente en el agua porque contienen grupos cargados o grupos polares no cargados, que pueden formar interacciones electrostáticas favorables o enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua
Las moléculas hidrofóbicas son insolubles en el agua porque todos o la mayoría de sus átomos son no cargados y no polares. No pueden formar interacciones energéticamente favorables con las moléculas de agua.
Si se dispersan en el agua, obligan a las moléculas de agua adyacentes a reorganizarse en jaulas parecidas al hielo que rodean a las moléculas hidrofóbicas.

Por la razón anterior, las moléculas de lípidos se agregan espontáneamente para enterrar sus colas hidrofóbicas en el interior y exponer sus cabezas hidrofóbicas al agua.

Siendo las moléculas de fosfolípidos cilíndricas forman espontáneamente bicapas en ambientes acuosos. En esta disposición energéticamente más favorable, las cabezas hidrofílicas , se enfrentan al agua en cada superficie de la bicapa y las colas hidrofóbicas están protegidas del agua en el interior.