电镜下，线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构。
1. 外膜（outer membrane），线粒体最外层所包绕的一层单位膜，厚约5～7nm。
⑵ 特点：外膜的蛋白质包括多种转运蛋白，它们形成较大的水相通道跨越脂质双层，使外膜出现直径2～3nm的小孔，允许通过分子量在10 000以下的物质，包括一些小分子多肽。
2. 内膜（inner membrane），比外膜稍薄，平均厚4.5nm，是一层单位膜。
⑴ 结构
基质腔（matrix space）：也称内腔，由内膜直接包围的空间，含有基质。
膜间腔（intermembrane space）：也称外腔，内膜与外膜之间的空间。
嵴（cristae）：内膜上有大量向内腔突起的折叠。
嵴间腔（intercristae space ）：
嵴内空间（intracristae space）：
⑶ 特点：
选择通透性高，膜上的转运蛋白控制内、外腔的物质交换，以保证活性物质的代谢。
3. 转位接触点（translocation contact site），内外膜相互接近所形成的转位接触点是物质转运到线粒体的临时性结构
在线粒体的内、外膜上存在的一些内膜与外膜相互接触的地方，此处膜间隙变狭窄，称为转位接触点。
4. 基质（matrix），是氧化代谢的场所。线粒体中充满了电子密度较低的可溶性蛋白质和脂肪等成分称基质。
成分：
酶类（催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成）
5. 基粒（elementary particle）的化学本质是ATP合酶
内膜（包括嵴）的内表面附着许多突出于内腔的颗粒，每个线粒体大约有104～105个。
基粒由多种蛋白质亚基组成，分为三部分：
头部：圆球形，突入内腔中，
基粒头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合酶复合体（ATP synthase complex）。
