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  核膜由兩層磷脂雙分子層構成,厚度共約20-100nm。其中兩層磷脂雙層膜分別稱作核心膜和外核膜,其中的空隙稱作核周隙(核周腔,perinuclear space),其與內質網空腔是共通的。  外核膜向細胞質的一側有核糖體附著,同時也可見到外膜與內質網膜有相連線的部位,因而使核周隙(perinuclear space)與粗麵內質網腔相溝通。由於核膜與內質網膜是連續的,核膜可通過與內質網的流動而得以生長,迅速擴大或收縮(詳見流體鑲嵌模型) 。而這種內膜系統,磷脂雙層膜的共有共通性正是將細胞核膜(或稱核封套nuclear envelope)、內質網、高基氏體、溶體、液泡和細胞膜歸類於內膜系統的原因。這些胞器的磷脂雙層膜是可以較輕易共通的,且磷脂雙層膜都是由內質網所製造的,而葉綠體與線粒體不被歸類於內膜系統,即是因為膜來源不是來自內質網,且和其他的膜系統少有共有共通的現象。  核膜圍繞細胞核,其外層與內質網的相連線。核膜控制小分子物質(如水、無機鹽或氨基酸等)的進出。但因有核孔的存在,這些物質也可以自由進入細胞核內。

  核膜上的核孔控制大分子物質(如糖類、蛋白質等)在細胞核與細胞質間的進出,使得這些物質無需通過內吞作用便可進入細胞核內部,參與細胞核內的物質反應。同時核孔也是信使RNA(mRNA)進出細胞核的通道。
核膜(英語:nuclear membrane 或 英語:karyotheca),又稱核被膜或核封套(英語:nuclear envelope)是包圍真核細胞細胞核,分隔開細胞核和細胞質的生物膜。