Intramembraninis kaulėjimas vyksta žinduolių vystymosi metu gimdoje ir yra procesas, kurio metu iš jungiamojo audinio susidaro plokšti kaulai, pavyzdžiui, kai kurie kaukolės ir raktikaulių kaulai. Tai taip pat yra procesas, kurio metu sužaloti kaulai gyja ir įvyksta, kai kaulai lūžta arba pažeidžiami, siekiant atkurti kaulą. Taip pat embriono vystymosi metu vyksta endochondralinis kaulėjimas – procesas, kurio metu iš kremzlės susidaro kaulai. Endochondralinis kaulėjimas atsiranda vystantis ilgiems kaulams, tokiems kaip rankos ir kojos. Intramembraninio kaulėjimo metu nėra kremzlės, o kaulai vystosi iš kitų jungiamųjų audinių.
Procesas prasideda mezenchiminėmis kamieninėmis ląstelėmis (MSC), kurios yra ląstelės, kurios dar turi būti diferencijuotos į tam tikrą ląstelių tipą. MSC išsivysto į osteoblastus, ląsteles, kurios generuoja kaulinį audinį, tiek vidinį čiulpų audinį, tiek mineralizuotą kompaktišką kaulinį audinį, kuris supa čiulpus. Kaulėjimo metu vyksta keli žingsniai, nes MSC keičiasi, diferencijuojasi ir tampa specifiniais kaulų ląstelių tipais. Panašus procesas vyksta atstatant sulaužytą ar pažeistą kaulą, kai kaulinis audinys vystosi iš membraninio arba jungiamojo audinio taip pat, kaip jis vystosi gimdoje.
Pagrindiniame procese MSC sudaro gana primityvaus jungiamojo audinio sluoksnius, o kiti išsivysto į kaulus gaminančias ląsteles. Tada kaulus gaminančios ląstelės sukuria kaulinę kalcio matricą, kuri galiausiai susirenka į kaulų dėmeles. Kaulų dėmių dydis didėja, kai išsiskiria daugiau kaulo matricos ir galiausiai susirenka į didesnį darinį, vadinamą trabekulėmis. Šios struktūros tęsia procesą, kai kurios remiasi viena ant kitos ir galiausiai suformuoja austinį kaulą, o kitos trabekulės lieka kaip kempinė audinys, kuris tampa kaulų čiulpais.
Kaulai arba kaulų dalys, išsivystę intramembraninio kaulėjimo proceso metu, apima raktikaulius; girnelės ar kelio girnelės; kaukolės parietaliniai, priekiniai, pakaušio ir smilkininiai kaulai; ir viršutinį bei apatinį žandikaulius. Taip vystosi ir kitos specializuotos struktūros, pavyzdžiui, vėžlio kiautas. Jis taip pat prisideda prie kaulų augimo, ypač augant trumpiems kaulams ir sustorėjus ilgiems kaulams, kai jie vystosi.
Šis sudėtingas kaulų vystymosi procesas vyksta visuose žinduoliuose, tiek gimdoje, tiek tada, kai būtinas kaulų atstatymas. Net ir kitiems žinduoliams, išskyrus žmones, tie patys kaulų rinkiniai susidaro dėl intramembraninio osifikacijos. Kai kuriais atvejais, kaip ir vėžliui, gyvūnams, be kaukolės, raktikaulio ir kitų plokščių kaulų, išsivysto ir kiti kaulai ar dariniai.