Palade dokładniej opisał strukturę mitochondriów odkrywając, że otoczone są dwiema błonami.
Budowa thumbnail|300px|Budowa mitochondrium: 1) membrana wewnętrzna 2) membrana zewnętrzna 3) grzebień mitochondrialny 4) matrix mitochondrialna mały|300px|Schemat mitochondrium zwierzęcego Mitochondrium składa się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej, zbudowanych z dwuwarstwy lipidowej oraz rozmieszczonych w nich białek. Są one podobne w budowie do zwykłej błony komórkowej, jednak obydwie błony mają odmienne właściwości. Z powodu takiej budowy w mitochondrium można wyróżnić pięć odrębnych przedziałów. Są to: błona mitochondrialna zewnętrzna, przestrzeń międzybłonowa (pomiędzy błoną zewnętrzną a wewnętrzną), błona mitochondrialna wewnętrzna, grzebienie mitochondrialne (tworzone przez fałdy błony wewnętrznej) oraz macierz mitochondrialną (wewnętrzna przestrzeń mitochondrium).