Fosfolipiden zijn amfipatische moleculen, wat betekent dat ze zowel hydrofiele (waterminnende) als hydrofobe (waterhatende) gebieden hebben. Het hydrofiele gebied van een fosfolipide is de fosfaatgroep, terwijl het hydrofobe gebied de vetzuurketens zijn. Wanneer fosfolipiden in water worden geplaatst, vormen ze spontaan een dubbellaag waarbij de hydrofiele gebieden naar buiten gericht zijn en de hydrofobe gebieden naar binnen gericht. Deze dubbellaagse structuur is de basisbouwsteen van alle celmembranen.