Błona zewnętrzna Błona zewnętrzna mitochondrium otacza organellum, oddzielając je od środowiska zewnętrznego. Ma ona stosunek białek błonowych do lipidów podobny jak u większości błon komórkowych eukariontów (około 1:1 wagowo). Zawiera duże ilości białek integralnych zwanych porynami. Poryny są w istocie dużymi (około 2–3 nm średnicy) kanałami, przez które mogą się swobodnie przedostawać wszystkie białka o masie mniejszej niż 5000 daltonów. Białka o większych cząsteczkach mogą pokonać błonę zewnętrzną tylko za pomocą transportu aktywnego. Ich N-koniec wiąże się wtedy z podjednostką białka zwanego translokazą błony zewnętrznej, która przenosi je na drugą stronę błony. Małe cząsteczki, na przykład woda czy dwutlenek węgla mogą swobodnie dyfundować przez tę błonę. Przerwanie błony zewnętrznej skutkuje uwolnieniem do cytozolu białek znajdujących się w przestrzeni międzybłonowej, co prowadzi do śmierci komórki. Błona zewnętrzna może łączyć się z retikulum endoplazmatycznym, tworząc strukturę zwaną MAM (). Jest to ważne przy wydalaniu przez retikulum jonów wapnia oraz pełni rolę przy transporcie lipidów z retikulum do mitochondrium.