Фосфолипиды являются эфирами глицерина и жирных кислот, но в их молекулах с последними связаны только две спиртовые группы глицерина, а третья образует эфирную связь с остатком фосфорной кислоты. Обычно она образует дополнительную эфирную связь с низкомолекулярными спиртами, и на том, с какими именно, основано выделение различных классов фосфолипидов.Таким образом, в составе молекул всех фосфолипидов имеются гидрофобная (остатки жирных кислот) и гидрофильная (фосфорная кислота и присоединённый к ней спирт) части. Именно поэтому эти молекулы могут контактировать как с полярными, так и с неполярными растворителями (такие вещества называют амфифильными). В воде и водных растворах фосфолипиды самопроизвольно формируют различные структуры: мицеллы, или капли, в которых остатки жирных кислот (гидрофобные хвосты) обращены внутрь,а полярные головки — в раствор; липосомы — двухслойные фосфолипидные пузырьки, внутренний объём которых заполнен водой; протяжённые плоские бислои — основу всех биологических мембран. Такие мембраны окружают клетки, создавая гидрофобный барьер между внутриклеточным содержимым и наружной средой, а мембраны клеточных органоидов отделяют их содержимое от цитоплазмы и делят клетку на отсеки — компартменты.