脂双层膜（lipid bilayer），理学-化学-物理化学-生物物理化学-双层膜，由脂分子（常见为磷脂分子）组成的双层的极性膜结构。当两亲性的磷脂分子处于水或其他极性溶剂的环境中时，在疏水效应的驱动下，磷脂分子的亲水性头部会暴露在水或其他极性溶剂中，而疏水的尾链会聚集在一起，两层脂质分子以疏水性烃链的尾端相对，以极性头部朝向表面形成脂双层膜结构。脂双层膜是生物细胞的基本结构，包括细胞膜和细胞器膜在内的生物膜都采取脂双层膜结构来分隔膜内外体系并作为控制物质进出的重要屏障。细胞膜的脂双层结构最早是由E.霍尔特[注]和F.格伦德尔[注]在1925年利用I.朗缪尔的单分子层技术测定红细胞膜的总面积时发现的，他们将得到的细胞膜溶于挥发性有机试剂后铺展成单分子层膜，发现其面积大约是原细胞膜表面积的两倍，据此提出细胞膜是脂双层膜结构。对于细胞膜，脂双层膜上磷脂的分布是不对称的，这种不对称性主要表现在两个方面，一是双层膜的横向不对称性，即内外两个片层的组成不对称；二是脂双层侧向分布的不对称性，即在二维磷脂单层膜内，磷脂的分布是不均一的。