Za namene definicije lahko izraz mitohondrijska membrana pomeni notranjo ali zunanjo membrano mitohondrijske celice, odvisno od konteksta, v katerem se izraz uporablja. Kot take so membrane, povezane z mitohondriji, identificirane kot notranja mitohondrijska membrana ali zunanja mitohondrijska membrana. Zunanja membrana mitohondrija je gladka in obdaja celotno organelo. Primerjalno notranja mitohondrijska membrana tvori kriste, zasukano, obračalno pot, ki spominja na možganske gube.
Da bi v celoti razumeli mitohondrijske membrane, je treba najprej razumeti evkarionte in kako je njihova celična struktura povezana z mitohondriji. Organizmi s kompleksnimi celičnimi strukturami, ki temeljijo na membrani, vključno z rastlinami, živalmi in ljudmi, so znani kot evkarionti. Vsi od kisika odvisni evkarionti imajo mitohondrije. Mitohondriji se pojavljajo v vsaki celici evkarionta in so odgovorni za proizvodnjo adenozin trifosfata (ATP), kemičnega vira energije, pridobljenega iz kisika in različnih hranil.
Pri povečavi z veliko močjo so mitohondriji ovalne ali podolgovate oblike z dvojno membrano in notranjim območjem, znanim kot matriks. V eni celici obstajajo številni mitohondriji, katerih natančne oblike in velikosti so odvisne od specifične vrste celice. Poleg tega imajo mitohondrije enega organizma drugačen videz kot mitohondriji drugega organizma.
Naloga mitohondrijev je, da izvajajo aerobno dihanje, proces pretvarjanja kisika in hranil v ATP. Ta proces poteka vzdolž kriste ali notranje mitohondrijske membrane z uporabo encimov, vgrajenih v membrano, in beljakovin iz matriksa. Ko se ATP proizvede, celica uporabi kemikalijo kot vir energije, da omogoči gibanje celic, delitev celic in druge presnovne funkcije.
Medtem ko notranja mitohondrijska membrana pomaga pri proizvodnji ATP, zunanja mitohondrijska membrana služi kot filter. Z uporabo proteina, imenovanega porin, zunanja membrana tvori kanale, ki dovoljujejo le molekulam določene velikosti, da vstopijo v mitohondrije. Ko so v notranjosti, se molekule dodatno filtrirajo z notranjo membrano. Samo tiste molekule, ki so vnaprej določene kot ključne za proizvodnjo ATP, lahko prehajajo skozi notranjo membrano.
Tako notranja kot zunanja mitohondrijska membrana imata pomemben namen pri splošni funkciji mitohondrijev. Čeprav oba služita svojemu namenu, večina aktivnosti organelov vključuje notranjo mitohondrijsko membrano in matriks. Če upoštevamo primerjave velikosti, so kriste zaradi svoje zvite, zvite narave znatno večje od zunanje membrane. Z večjo površino krist lahko vsak mitohondrij gosti več encimov, potrebnih za proizvodnjo ATP, in tako oskrbi celico z več energije za delovanje.