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  處女膜是多種雌性動物,包括黑猩猩、非洲象、海豹、海牛、狐猴、天竺鼠、鯨魚、馬、駱駝,以及人類所具有的組織;但是尚未解開的謎團是,只有女人跟母馬在性成熟期以後,還保留著處女膜,少數案例中的母馬若是處女膜閉鎖影響交配則會動手術切除。 女性人類的處女膜中間有孔、不完全封閉,是完全或部分的覆蓋於陰道開口處的一層半透明的結締組織隔膜,薄膜的正反兩面都呈粉紅色,表面溼潤,具有豐富的血管組織及少量神經。  在處女膜的中央,有一直徑為1～1.5釐米的小孔,醫學上稱之為“處女膜孔”,月經可通過這一小孔排出體外。這個小孔的形狀各人不盡相同,根據開孔的形狀,處女膜孔可分為圓形、橢圓形、環形、篩形、傘形、分葉形、星形、中隔分離形、月牙形、半月形、脣形等30餘種。只有少數女性天生沒有處女膜;而另外少數女性處女膜上則沒有孔隙,病理學稱為“處女膜閉鎖”,即俗稱“石女”的一種;這種情況使得女性在經期經血無法排出,常在青春期發現月經遲來,並伴有小腹週期性疼痛,一般以需處女膜切開術處理。  處女膜需要暴露外陰才可以觀察到,其形狀千姿百態。處女膜破裂後形成處女膜痕。

  處女的處女膜一般是完整的,但因為膜的質地、厚薄和血管、神經的分佈有很大的差異;某些天生較厚且堅韌者卻妨礙交配,需手術切開方能性交。

  處女膜在胎兒3～4個月時出現。胎兒的生殖系統的發育和泌尿系統發育同步進行,陰道腔化的同時,尿生殖竇也在發育,陰道外端和尿生殖竇腔交匯之間有一層薄膜相隔,這就是處女膜。隨後,這層薄膜也發生空腔化,就是說這層膜上逐漸形成孔洞,即處女膜孔。  劇烈運動、挫傷及初次性交,都可能使處女膜被撕裂,而造成出血。有兩個孔及篩網狀的處女膜出血較多,伴有比較劇烈的疼痛。脣形處女膜則出血很少,幾乎無痛感。較厚且彈性很好的傘形處女膜有可能完全不破裂。 生育後,由於胎兒經陰道娩出,處女膜進一步破損。有時僅留下幾個殘存的突起,叫處女膜痕。剖宮產分娩則不會發生這種變化。

  男人無法在生理上確保配偶產的子女是自己的後代,在某些文化中,擇偶(特別是長期配偶,如妻子)時必須將未來孩子屬於自己的確信度列入考量。男人面對此問題演變出的策略之一是,擇偶時較重視貞節,偏好無性交經驗的女性。簡單的說,就是儘量避免與可能懷有別人孩子的女性結婚。  處女膜的完整性通常被認為是女性婚前貞節的證明,甚至封建思想觀念認為這是道德問題,因為以往認為在女性首次性交時,會因男性陰莖插入而使處女膜破損出血,不過近來的一項在2005年至2006年期間跨文化背景收集的對487位女性的問卷調查研究發現,在女性第一次進行性行為時不一定都會流血,有自我報告流血的比例也少於不流血的比例的情況,根據其來源地區的不同,疼痛和出血水平也有明顯差異。。也有部分因劇烈運動和意外,或女性大幅度的自慰活動,在首次性行為前已經破損的情況。
處女膜(hymen)又稱陰道冠,是一層位於陰道口的膜狀組織。處女膜也被視為外陰部的一部分。普遍認為,處女膜並未具有特定的解剖或生理功能。 青少年時期,處女膜的形狀相當多變,最常見為月牙形。處女膜的厚薄也存在許多變化,有可能相對較薄而具有彈性,也有可能較厚相對堅實,研究證實所有女孩天生都有處女膜。