Fosfolipidi so le ena vrsta velike skupine organskih spojin, imenovanih lipidi. Glavna vloga fosfolipidov v živih organizmih je, da tvorijo celično membrano. Lipidi tvorijo veliko in raznoliko skupino spojin, ki vsebujejo ogljik (C), kisik (O) in vodik (H) in so netopni v vodi ali pa se v vodi ne raztopijo. Vsi lipidi spadajo v eno od dveh skupin – maščobe ali olja. Edina razlika med temi skupinami je, da so maščobe pri sobni temperaturi trdne, medtem ko so olja tekoča.
Kemična struktura lipidov se med različnimi vrstami razlikuje. Večinoma so trigliceridi ali pa so tvorjeni iz treh verig maščobnih kislin, vezanih na molekulo glicerola. Vsi lipidi vsebujejo isto molekulo glicerola, zato je narava maščobnih kislin tista, ki določa lastnosti lipidov. Vse maščobne kisline so sestavljene iz karboksilne skupine (-COOH), ki je vezana na ogljikovodično verigo, sestavljeno iz atomov ogljika in vodika. Ogljikovodične verige se lahko razlikujejo po dolžini in so hidrofobne ali odbijajo vodo.
Fosfolipidi niso trigliceridi. Obstaja majhna, a zelo pomembna razlika v strukturi fosfolipidov v primerjavi s trigliceridi. Namesto treh maščobnih kislin, vezanih na molekulo glicerola, je ena nadomeščena s fosfatno skupino, ki jo sestavljajo fosfor, kisik in vodik. Fosfatna skupina je hidrofilna ali pa jo v nasprotju s preostalo molekulo privlači voda. Dejstvo, da en del molekule privlači vodo, preostali del pa jo odbija, vpliva na vlogo fosfolipidov v celični membrani.
V raztopini na vodni osnovi se fosfolipidi samodejno razporedijo v dvojno plast ali fosfolipidni dvosloj. Maščobne kisline, ki odbijajo vodo, se nahajajo v sredini dvosloja. Hidrofilne glave, ki vsebujejo fosfatno skupino, so obrnjene navzven vzdolž dvosloja in poravnane na obeh straneh. Zaradi te tvorbe bodo nekatere snovi lahko prešle skozi dvosloj, druge pa ne, tako da deluje kot naravna meja.
Funkcija celične membrane je, da deluje kot meja med notranjostjo celice in njenim okoliškim okoljem. Skoraj v celoti je sestavljen iz fosfolipidnega dvosloja in beljakovin. Molekule, ki so topne v vodi ali topne v vodi, zaradi hidrofobne notranjosti ne morejo preiti skozi fosfolipidni žolčnik. Vloga nekaterih beljakovin, ki jih najdemo v dvosloju, je omogočiti transport čez njo, tako v celico kot iz nje. Na ta način fosfolipidi in beljakovine nadzorujejo, kaj vstopa in izstopa iz celice.