Las mitocondrias están formadas por dos membranas de lipoproteínas, una externa y otra interna:
Las crestas mitocondriales sobresalen hacia la parte interna de las mitocondrias, un espacio central llamado matriz mitocondrial, que está llena de una sustancia viscosa que contiene enzimas respiratorias que participan en el proceso de producción de energía.
En la matriz se encuentran los ribosomas, orgánulos que producen las proteínas necesarias para las mitocondrias. Son diferentes de los que se encuentran en el citoplasma celular y más similares a los de las bacterias. Otra característica común a las bacterias y las mitocondrias es la presencia de moléculas de ADN circulares.