As mitocôndrias são fechadas por duas membranas:

* membrana externa: Esta membrana é suave e permeável, permitindo que pequenas moléculas passem.
* Membrana interna: Esta membrana é dobrada em Cristae, que aumenta a área de superfície para a produção de ATP. É menos permeável e contém muitas proteínas envolvidas na cadeia de transporte de elétrons e na fosforilação oxidativa.

O espaço entre as duas membranas é chamado de espaço intermembranar , e o espaço fechado pela membrana interna é chamado de matriz .