脂质是所有生物膜的重要组成部分。哺乳动物膜中的平均脂质含量为 50%，但线粒体内膜中的脂质含量可低至 20%，神经细胞周围的髓鞘中可高达 80%。

磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和鞘磷脂是哺乳动物膜中最常见的磷脂。在生理 pH 值下，磷脂酰丝氨酸带负电，而其他三种保持中性。在膜脂中，脂肪酸中存在的碳原子数及其饱和程度可能会有所不同。脂肪酸可以是完全饱和的，没有双键，单不饱和的只有一个双键，或多不饱和的，有多个双键。

糖脂包括一类生理上重要的膜脂，它们总是存在于膜的外侧或细胞外侧。在真核生物中，它们存在于质膜和细胞内膜中。半乳糖脑苷脂是一种简单的糖脂，与鞘磷脂一起大量存在于髓鞘中。神经节苷脂是最复杂的糖脂，由于唾液酸的存在而带负电荷，可占神经细胞膜中总脂质的 10%。神经节苷锭糖苷被研究它们在病毒和遗传疾病中的作用。神经节苷脂 GM1 充当霍乱毒素的细胞表面受体，而在遗传疾病 Tay-Sachs 病中观察到 GM2 神经节苷脂的过度积累。

另一类膜脂是甾醇。植物特异性甾醇构成植物质膜的重要组成部分，可占总膜脂质的 30-50%。在真核膜中，还存在胆固醇，几乎占总脂质的 50%。人体细胞膜中胆固醇的结构与麦角甾醇略有不同，麦角甾醇是真菌膜的一种常见脂质成分。