A principal função das mitocôndrias é liberar energia gradualmente das moléculas de ácidos graxos e glicose, provenientes dos alimentos, produzindo calor e moléculas de ADP .

A membrana externa da mitocôndria é pobre em colesterol, enquanto a membrana interna é rica nesse lipídio, sendo pobre em cardiolipina.  

A membrana mitocondrial externa é lisa e impermeável a diversos tipos de moléculas com peso abaixo de 5 kDa (quilodáltons). Essa impermeabilidade se deve à presença de proteínas intercaladas na membrana, as porinas. 

Em determinadas células elas se localizam próximo aos locais citoplasmáticos, onde existe pouco consumo de energia. Nos epitélios ciliados, elas se acumulam perto dos cílios; nos espermatozoides, ao redor da porção inicial do flagelo, onde tem início a movimentação flagelar; e, nas células musculares estriadas, entre os feixes de miofibrilas.  

A concentração de mitocôndrias nas células transportadoras de íons está associada a abundantes dobras da membrana plasmática, o que aumenta consideravelmente a área por onde tem lugar o transporte iônico.