liksom cellmembranet innehåller membran i vissa organeller transportproteiner eller permeaser som möjliggör kemisk kommunikation mellan organeller. Permeaser i det lysosomala membranet tillåter till exempel aminosyror som genereras inuti lysosomen att korsa in i cytoplasman, där de kan användas för syntes av nya proteiner. Kommunikation mellan organeller uppnås också genom membransprutande processer av endocytos och exocytos, som i huvudsak är desamma som i cellmembranet (se ovan Transport över membranet). Å andra sidan kan de biosyntetiska och nedbrytande processerna som äger rum i olika organeller kräva förhållanden som skiljer sig mycket från andra organeller eller cytosolen (den flytande delen av cellen som omger organellerna). Inre membran upprätthåller dessa olika förhållanden genom att isolera dem från varandra. Till exempel är lysosomernas inre utrymme mycket surare än cytosolen—pH 5 i motsats till pH 7—och upprätthålls av specifika protonpumpande transportproteiner i lysosommembranet.

en annan funktion av organeller är att förhindra konkurrerande enzymatiska reaktioner från att störa varandra. Till exempel syntetiseras väsentliga proteiner på det grova endoplasmatiska retiklet och i cytosolen, medan oönskade proteiner bryts ner i lysosomerna och även i viss utsträckning i cytosolen. På liknande sätt framställs fettsyror i cytosolen och bryts sedan antingen ned i mitokondrierna för syntes av ATP eller bryts ned i peroxisomerna med samtidig värmeproduktion. Dessa processer måste hållas isolerade. Organellmembran förhindrar också potentiellt dödliga biprodukter eller enzymer från att attackera känsliga molekyler i andra regioner i cellen genom att sekvestrera sådana nedbrytande aktiviteter i deras respektive membranbegränsade fack.

de inre membranen i eukaryota celler skiljer sig både strukturellt och kemiskt från det yttre cellmembranet. Liksom det yttre membranet är de konstruerade av ett fosfolipid-dubbelskikt i vilket är inbäddade eller bundna specifika membranproteiner (se ovan kemisk sammansättning och struktur av membranet). De tre huvudlipiderna som bildar det yttre membranet-fosfolipider, kolesterol och glykolipider—finns också i de inre membranen, men i olika koncentrationer. Fosfolipid är den primära lipiden som bildar alla cellulära membran. Kolesterol, som bidrar till fluiditeten och stabiliteten hos alla membran, finns i inre membran vid cirka 25 procent av koncentrationen i det yttre membranet. Glykolipider finns endast som spårkomponenter i inre membran, medan de utgör cirka 5 procent av den yttre membranlipiden.