细菌外膜所含的磷脂成分与真核细胞膜的成分极为相似，唯一一点有意义的区别在于细菌（如鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌等）外膜含有高量的磷脂酰乙醇胺。其他的成分有磷脂酰甘油及心磷脂等。根据细菌培养条件的不同磷脂中脂肪酸的组成可发生改变。

外膜中正常磷脂分子处于一个动态的过程。磷脂在单层膜中的侧向扩散速度极快，其扩散常数约为3.2×10-8cm2/s，亦即每秒钟可移动3.5μm的距离。但是外膜中两叶间磷脂的交叉移动却是不常见的。

磷脂是组成外膜内叶的主要分子，而外膜的外叶则是由内毒素及磷脂分子共同组成的，亦即由磷脂一磷脂所形成的双层膜结构仅局限于外膜的局部区域。由于细菌内毒素与磷脂分子在结构上具有高度的相似性，故而这种由磷脂一磷脂，磷脂一内毒素所组成的外膜结构并不影响外膜的稳定性。