Lipidové dvojvrstvy jsou v biologických buňkách důležité. Jsou základem buněčných membrán a obklopují většinu buněčných organel. Lipidové dvojvrstvy se samovolně vytvářejí z fosfolipidů.
Fosfolipidy mají hlavičky, které se mísí s vodou, a ocásky, které vodu odmítají. Chvosty se tedy spojují ve středu dvojité vrstvy a hlavy na vnější straně jsou obklopeny vodou.
Lipidové dvojvrstvy brání průchodu většiny ve vodě rozpustných (hydrofilních) molekul. Zastavují také většinu iontů.
V buňkách jsou bílkoviny do dvojvrstvy ukládány pomocí enzymů. Proteiny rozhodují o tom, které molekuly do buňky vstoupí a které z ní odejdou. Buňky například řídí koncentraci solí a pH přečerpáváním iontů přes membránu pomocí proteinů zvaných iontové pumpy.
