真核細胞で最も顕著な二重膜構造の1つは、細胞の遺伝物質を囲む核エンベロープです。二重膜を持つ他の有名なオルガネラには、ミトコンドリアと葉緑体が含まれます。ミトコンドリアでは、二重膜構造は、酸化的リン酸化を通じてATPの生成のためのプロトン勾配を生成するのに役立ちます。葉緑体では、二重膜は光合成中に日光を化学エネルギーに捕獲して変換することに関与しています。
二重膜は、細胞区画化、分子の輸送、およびオルガネラ内の特定の化学環境の維持に重要な役割を果たし、それらを真核生物の細胞構造と機能の重要な成分にします。