ligesom cellemembranen indeholder membraner i nogle organeller transportproteiner eller permeaser, der tillader kemisk kommunikation mellem organeller. Permeaser i den lysosomale membran tillader for eksempel aminosyrer, der genereres inde i lysosomet, at krydse ind i cytoplasmaet, hvor de kan bruges til syntese af nye proteiner. Kommunikation mellem organeller opnås også ved membranpudende processer af endocytose og eksocytose, som i det væsentlige er de samme som i cellemembranen (se ovenfor Transport over membranen). På den anden side kan de biosyntetiske og nedbrydningsprocesser, der finder sted i forskellige organeller, kræve forhold, der er meget forskellige fra andre organeller eller cytosolen (den flydende del af cellen, der omgiver organellerne). Indre membraner opretholder disse forskellige forhold ved at isolere dem fra hinanden. For eksempel er det indre rum af lysosomer meget surere end det for cytosol—pH 5 i modsætning til pH 7—og opretholdes af specifikke protonpumpende transportproteiner i lysosommembranen.en anden funktion af organeller er at forhindre konkurrerende reaktioner i at forstyrre hinanden. For eksempel syntetiseres essentielle proteiner på det grove endoplasmatiske retikulum og i cytosolen, mens uønskede proteiner nedbrydes i lysosomerne og også til en vis grad i cytosolen. På samme måde fremstilles fedtsyrer i cytosolen og nedbrydes derefter enten i mitokondrierne til syntese af ATP eller nedbrydes i peroksisomerne med samtidig varmegenerering. Disse processer skal holdes isoleret. Organelmembraner forhindrer også potentielt dødelige biprodukter i at angribe følsomme molekyler i andre regioner i cellen ved at sekvestrere sådanne nedbrydningsaktiviteter i deres respektive membranbundne rum.
de indre membraner af eukaryote celler adskiller sig både strukturelt og kemisk fra den ydre cellemembran. Ligesom den ydre membran er de Konstrueret af et phospholipid-dobbeltlag, hvori der er indlejret eller bundet specifikke membranproteiner (se ovenfor kemisk sammensætning og struktur af membranen). De tre store lipider, der danner den ydre membran—phospholipider, kolesterol og glycolipider—findes også i de indre membraner, men i forskellige koncentrationer. Phospholipid er det primære lipid, der danner alle cellulære membraner. Kolesterol, som bidrager til fluiditeten og stabiliteten af alle membraner, findes i indre membraner ved omkring 25 procent af koncentrationen i den ydre membran. Glycolipider findes kun som sporbestanddele af indre membraner, hvorimod de udgør ca. 5 procent af det ydre membranlipid.
