Za potrebe definicije, izraz mitohondrijska membrana može značiti ili unutarnju ili vanjsku membranu mitohondrijske stanice, ovisno o kontekstu u kojem se izraz koristi. Kao takve, membrane povezane s mitohondrijima identificirane su ili kao unutarnja mitohondrijska membrana ili kao vanjska mitohondrijska membrana. Vanjska membrana mitohondrija je glatka i okružuje cijelu organelu. U usporedbi s tim, unutarnja mitohondrijska membrana tvori kriste, uvrnuti put koji se okreće nalik na nabore mozga.
Za potpuno razumijevanje mitohondrijskih membrana potrebno je prvo razumjeti eukariote i kako je njihova stanična struktura povezana s mitohondrijima. Organizmi sa složenim staničnim strukturama zasnovanim na membrani, uključujući biljke, životinje i ljude, poznati su kao eukarioti. Svi eukarioti ovisni o kisiku imaju mitohondrije. Mitohondriji se pojavljuju unutar svake od stanica eukariota i odgovorni su za proizvodnju adenozin trifosfata (ATP), kemijskog izvora energije dobivenog iz kisika i raznih hranjivih tvari.
Pod velikim povećanjem, mitohondriji su ovalnog ili duguljastog oblika, s dvostrukom membranom i unutarnjim područjem poznatim kao matriks. Brojni mitohondriji postoje unutar jedne stanice, a točni oblici i veličine ovise o specifičnoj vrsti stanice. Osim toga, mitohondriji jednog organizma imaju drugačiji izgled od mitohondrija drugog organizma.
Posao mitohondrija je obavljanje aerobnog disanja, procesa pretvaranja kisika i hranjivih tvari u ATP. Ovaj proces se događa duž krista ili unutarnje mitohondrijalne membrane pomoću enzima ugrađenih u membranu i proteina iz matriksa. Nakon što se ATP proizvodi, stanica koristi kemikaliju kao izvor energije kako bi omogućila kretanje stanice, diobu stanice i druge metaboličke funkcije.
Dok unutarnja mitohondrijska membrana pomaže u proizvodnji ATP-a, vanjska mitohondrijska membrana služi kao filter. Pomoću proteina nazvanog porin, vanjska membrana stvara kanale koji dopuštaju samo molekulama određene veličine da uđu u mitohondrije. Jednom unutra, molekule se dodatno filtriraju unutarnjom membranom. Samo one molekule koje su unaprijed određene kao ključne za proizvodnju ATP-a smiju proći kroz unutarnju membranu.
I unutarnja i vanjska mitohondrijska membrana služe važnoj svrsi u cjelokupnoj funkciji mitohondrija. Iako oba služe svrsi, većina aktivnosti organela uključuje unutarnju mitohondrijsku membranu i matriks. Kada se razmatraju usporedbe veličina, kriste su znatno veće od vanjske membrane, zbog svoje uvijene, uvijene prirode. Uz veću površinu kriste, svaki mitohondrij može primiti više enzima potrebnih za proizvodnju ATP-a, opskrbljujući tako stanicu s više energije za funkcioniranje.