Каждая митохондрия ограничена двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Наружная мембрана митохондрии гладкая, не образует впячиваний и складок. Она отделяет органоид от гиалоплазмы и обладает высокой проницаемостью для ионов и небольших молекул. Внутренняя мембрана характеризуется гораздо меньшей проницаемостью. Она образует многочисленные складки — кристы, которые значительно увеличивают площадь ее поверхности.
Содержимое митохондрии, ограниченное внутренней мембраной, называется матриксом. В матриксе содержатся различные неорганические и органические вещества (в том числе разнообразные ферменты), кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, а также находятся рибосомы.
Основная функция митохондрий — обеспечение клетки энергией в виде АТФ.