Fosfolipider är bara en typ av en stor grupp organiska föreningar som kallas lipider. Fosfolipidernas huvudsakliga roll i levande organismer är att de utgör cellmembranet. Lipider bildar en stor och varierad grupp av föreningar som innehåller kol (C), syre (O) och väte (H) och är olösliga i vatten, eller så löser de sig inte i vatten. Alla lipider delas in i en av två grupper – fetter eller oljor. Den enda skillnaden mellan dessa grupper är att fetter är fasta vid rumstemperatur medan oljor är en flytande.
Lipidernas kemiska struktur varierar mellan de många olika typerna. De flesta är triglycerider, eller så bildas de av tre fettsyrakedjor fästa vid en glycerolmolekyl. Alla lipider innehåller samma glycerolmolekyl, så det är fettsyrornas natur som avgör en lipids egenskaper. Alla fettsyror är uppbyggda av en karboxylgrupp (-COOH) bunden till en kolvätekedja, uppbyggd av kol- och väteatomer. Kolvätekedjorna kan variera i längd och är hydrofoba eller stöter bort vatten.
Fosfolipider är inte triglycerider. Det finns en liten men mycket viktig skillnad i strukturen hos fosfolipider jämfört med triglycerider. Istället för att ha tre fettsyror knutna till glycerolmolekylen ersätts en av en fosfatgrupp, som består av fosfor, syre och väte. Fosfatgruppen är hydrofil, eller så attraheras den av vatten, i motsats till resten av molekylen. Det faktum att en del av molekylen attraherar vatten medan resten stöter bort det påverkar fosfolipidernas roll i cellmembranet.
I en vattenbaserad lösning ordnar fosfolipiderna sig automatiskt i ett dubbelskikt, eller ett fosfolipiddubbelskikt. Fettsyrorna, som stöter bort vatten, finns i mitten av dubbelskiktet. De hydrofila huvudena, som innehåller fosfatgruppen, är vända utåt längs dubbelskiktet och kantar vardera sidan av det. På grund av denna bildning kommer vissa ämnen att kunna passera genom dubbelskiktet och andra inte, så att det fungerar som en naturlig gräns.
Ett cellmembrans funktion är att fungera som en gräns mellan cellens insida och dess omgivande miljö. Den består nästan uteslutande av ett fosfolipiddubbelskikt och proteiner. Molekyler som är vattenlösliga, eller som löser sig i vatten, kan inte passera genom fosfolipidbiyern på grund av det hydrofoba inre. Rollen för några av de proteiner som finns i dubbelskiktet är att tillåta transport över det, både in i och ut ur cellen. På så sätt styr fosfolipiderna och proteinerna vad som kommer in i och lämnar cellen.