Los fosfolípidos son solo un tipo de un gran grupo de compuestos orgánicos llamados lípidos. El papel principal de los fosfolípidos en los organismos vivos es que forman la membrana celular. Los lípidos forman un grupo grande y variado de compuestos que contienen carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H) y son insolubles en agua o no se disuelven en agua. Todos los lípidos se dividen en dos grupos: grasas o aceites. La única diferencia entre estos grupos es que las grasas son sólidas a temperatura ambiente mientras que los aceites son líquidos.
La estructura química de los lípidos varía entre los muchos tipos diferentes. La mayoría son triglicéridos o se forman a partir de tres cadenas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol. Todos los lípidos contienen la misma molécula de glicerol, por lo que es la naturaleza de los ácidos grasos la que determina las características de un lípido. Todos los ácidos grasos están formados por un grupo carboxilo (-COOH) unido a una cadena de hidrocarburos, formada por átomos de carbono e hidrógeno. Las cadenas de hidrocarburos pueden variar en longitud y son hidrófobas o repelen el agua.
Los fosfolípidos no son triglicéridos. Existe una diferencia pequeña pero muy importante en la estructura de los fosfolípidos en comparación con los triglicéridos. En lugar de tener tres ácidos grasos unidos a la molécula de glicerol, uno se reemplaza por un grupo fosfato, formado por fósforo, oxígeno e hidrógeno. El grupo fosfato es hidrófilo o es atraído por el agua, en contraste con el resto de la molécula. El hecho de que una parte de la molécula atraiga agua mientras que el resto la repele afecta el papel de los fosfolípidos en la membrana celular.
En una solución a base de agua, los fosfolípidos se organizan automáticamente en una doble capa o una bicapa de fosfolípidos. Los ácidos grasos, que repelen el agua, se encuentran en el medio de la bicapa. Las cabezas hidrófilas, que contienen el grupo fosfato, miran hacia afuera a lo largo de la bicapa y se alinean a ambos lados de la misma. Debido a esta formación, algunas sustancias podrán atravesar la bicapa y otras no, por lo que actúa como un borde natural.
La función de una membrana celular es actuar como un límite entre el interior de la célula y su entorno circundante. Está compuesto casi en su totalidad por una bicapa de fosfolípidos y proteínas. Las moléculas que son solubles en agua, o que se disuelven en agua, no pueden atravesar el bilímero de fosfolípidos debido al interior hidrófobo. El papel de algunas de las proteínas que se encuentran dentro de la bicapa es permitir el transporte a través de ella, tanto dentro como fuera de la célula. De esta forma, los fosfolípidos y las proteínas controlan lo que entra y sale de la célula.