线粒体膜间隙也称为“线粒体膜间间隙”，是线粒体外膜与线粒体内膜之间的空隙，宽约6-8纳米，其中充满无定形液体。由于线粒体外膜含有孔蛋白，通透性较高，而线粒体内膜通透性较低，所以线粒体膜间隙内容物的组成与细胞质基质十分接近，含有众多生化反应底物、可溶性的酶和辅助因子等。由于蛋白质不能穿过孔蛋白，所以它们必须以一段特定的信号序列以供识别并转运进膜间隙，细胞色素c正是以这种方式进入膜间隙的。线粒体膜间隙中还含有比细胞质基质中浓度更高的腺苷酸激酶、单磷酸激酶和二磷酸激酶等激酶，其中腺苷酸激酶是线粒体膜间隙的标志酶，它可以催化膜间隙中三磷酸腺苷分子末端的磷酸基团转移到单磷酸腺苷分子上，生成两分子的二磷酸腺苷 。
线粒体外膜是位于线粒体最外围的一层全封闭的单位膜，是该细胞器的界膜。线粒体外膜厚度约为6-7纳米，较线粒体内膜平整光滑。线粒体外膜中磷脂与蛋白质各自的总质量几乎相等，两者比例约为0.9:1，与真核细胞细胞膜的同一比例相近。线粒体外膜中的标志酶是单胺氧化酶，这种酶能阻止胺神经递质的作用。
线粒体融合是线粒体之间相互合并的过程，在真核细胞持续进行并受到高度调控。线粒体融合对线粒体正常功能的发挥具有非常重要的作用。在融合过程中，线粒体之间可以进行线粒体DNA的交换，以修复衰老和环境因素导致的DNA损伤或基因突变。人类细胞需要通过线粒体融合的互补作用来抵抗衰老；酵母菌细胞线粒体融合发生障碍会引起呼吸链缺陷。线粒体间的融合需在一种分子量约为800kDa的蛋白质复合物——“融合装置”的介导下进行，该过程可大致分为四个步骤：锚定、线粒体外膜融合、线粒体内膜融合以及线粒体基质内含物融合。
线粒体载体是存在于线粒体膜中用于将各类化学物质转运进出线粒体的溶质载体家族蛋白质，不同线粒体载体负责转运的物质一般是不同的。这些定位在线粒体内膜中的载体蛋白，除了能转运各种分子还可以参与能量的传递。线粒体载体包括ATP/ADP转位酶、磷酸载体蛋白、α-酮戊二酸/苹果酸载体蛋白以及褐色脂肪组织线粒体中的解偶联蛋白等，它们不论在结构上还是在转运机制上都有一定的相似之处。这几种蛋白质都有相关序列，同属一个
线粒体膜间隙也称为“线粒体膜间间隙”，是线粒体外膜与线粒体内膜之间的空隙，宽约6-8纳米，其中充满无定形液体。由于线粒体外膜含有孔蛋白，通透性较高，而线粒体内膜通透性较低，所以线粒体膜间隙内容物的组成与细胞质基质十分接近，含有众多生化反应底物、可溶性的酶和辅助因子等。由于蛋白质不能穿过孔蛋白，所以它们必须以一段特定的信号序列以供识别并转运进膜间隙，细胞色素c正是以这种方式进入膜间隙的。线粒体膜间隙中还含有比细胞质基质中浓度更高的腺苷酸激酶、单磷酸激酶和二磷酸激酶等激酶，其中腺苷酸激酶是线粒体膜间隙的标志酶，它可以催化膜间隙中三磷酸腺苷分子末端的磷酸基团转移到单磷酸腺苷分子上，生成两分子的二磷酸腺苷 。
线粒体穿梭是用来转运还原剂穿过线粒体内膜的体系。还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸无法穿过该膜，但它可以还原其他可以穿过该膜物质，以便于它所携带的电子送达电子传递链。
线粒体拟核是一种存在于线粒体内类似原核细胞的拟核的结构，是由线粒体DNA和多种蛋白质组成的核蛋白复合物。线粒体拟核一般呈颗粒状分布于线粒体基质的特定位置，并经某些蛋白质锚定在线粒体内膜内侧表面上。线粒体拟核能直接或间接地与驱动蛋白进行相互作用，在线粒体分裂中作为mtDNA分离的基本单位。
目前已在多种真菌、植物和哺乳动物的线粒体中发现了拟核，说明该结构可能是真核细胞内mtDNA的普遍存在形式。
线粒体嵴简称“嵴”，是线粒体内膜向线粒体基质折褶形成的一种结构。线粒体嵴的形成增大了线粒体内膜的表面积，让呼吸作用的耗氧化学反应可以更快进行。嵴膜上有很多蛋白质，包括ATP合酶和各种细胞色素。
NADH脱氢酶是一种位于线粒体内膜催化电子从NADH传递给辅酶Q的酶。此酶是线粒体中氧化磷酸化的“入口酶”。
NADH脱氢酶是一种位于线粒体内膜催化电子从NADH传递给辅酶Q的酶。此酶是线粒体中氧化磷酸化的“入口酶”。
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