Apibrėžimo tikslais terminas mitochondrijų membrana gali reikšti vidinę arba išorinę mitochondrijų ląstelės membraną, atsižvelgiant į kontekstą, kuriame šis terminas vartojamas. Taigi su mitochondrijomis susijusios membranos yra identifikuojamos kaip vidinė mitochondrijų membrana arba išorinė mitochondrijų membrana. Išorinė mitochondrijos membrana yra lygi ir supa visą organelę. Palyginimui, vidinė mitochondrijų membrana sudaro cristae, susuktą, besisukantį kelią, primenantį smegenų raukšles.
Norint visiškai suprasti mitochondrijų membranas, pirmiausia būtina suprasti eukariotus ir jų ląstelių struktūrą, susijusią su mitochondrijomis. Organizmai, turintys sudėtingų membraninių ląstelių struktūrų, įskaitant augalus, gyvūnus ir žmones, yra žinomi kaip eukariotai. Visi nuo deguonies priklausomi eukariotai turi mitochondrijas. Mitochondrijos atsiranda kiekvienoje eukarioto ląstelėje ir yra atsakingos už adenozino trifosfato (ATP), cheminio energijos šaltinio, gaunamo iš deguonies ir įvairių maistinių medžiagų, gamybą.
Esant dideliam padidinimui, mitochondrijos yra ovalios arba pailgos formos su dviguba membrana ir vidine sritimi, vadinama matrica. Vienoje ląstelėje egzistuoja daugybė mitochondrijų, kurių tikslios formos ir dydžiai priklauso nuo konkretaus ląstelės tipo. Be to, vieno organizmo mitochondrijos skiriasi nuo kito organizmo mitochondrijų.
Mitochondrijų užduotis yra atlikti aerobinį kvėpavimą, deguonies ir maistinių medžiagų pavertimo ATP procesą. Šis procesas vyksta palei kriaušes arba vidinę mitochondrijų membraną, naudojant fermentus, įterptus į membraną, ir baltymus iš matricos. Kai ATP yra pagaminta, ląstelė naudoja cheminę medžiagą kaip energijos šaltinį, kad būtų užtikrintas ląstelių judėjimas, ląstelių dalijimasis ir kitos metabolinės funkcijos.
Nors vidinė mitochondrijų membrana padeda gaminti ATP, išorinė mitochondrijų membrana tarnauja kaip filtras. Naudojant baltymą, vadinamą porinu, išorinė membrana sudaro kanalus, leidžiančius tik tam tikro dydžio molekulėms patekti į mitochondrijas. Patekusios į vidų, molekulės toliau filtruojamos vidine membrana. Tik toms molekulėms, kurios iš anksto nustatytos kaip svarbios ATP gamybai, leidžiama praeiti per vidinę membraną.
Tiek vidinė, tiek išorinė mitochondrijų membranos atlieka svarbų vaidmenį bendrai mitochondrijų funkcijai. Nors abu tarnauja tam tikram tikslui, didžioji organelių veiklos dalis apima vidinę mitochondrijų membraną ir matricą. Vertinant dydžių palyginimus, dėl savo susuktos, vingiuotos prigimties kristės yra daug didesnės nei išorinė membrana. Esant didesniam cristae paviršiaus plotui, kiekviena mitochondrija gali priimti daugiau fermentų, reikalingų ATP gamybai, taip aprūpindama ląstelei daugiau energijos funkcionuoti.