Sau những năm 1940, kính hiển vi điện tử điện áp cao được sử dụng để quan sát hệ thống vi tia bao gồm các sợi dày 1-10 angstrom hỗ trợ các bào quan khác nhau và người ta đã nhìn thấy nhiều màng tế bào khác nhau. Dưới kính hiển vi điện tử, người ta kết luận rằng tất cả các màng đều có cấu trúc ba lớp dày 75-100 angstrom (gọi là màng đơn vị). Không chỉ vậy, các màng của tất cả các bộ phận của tế bào đều được kết nối với nhau, màng sinh chất nối với lưới nội chất và lưới nội chất được nối với bộ máy Golgi hoặc màng nhân. Màng nhân có cấu tạo hai lớp, bao gồm màng trong và màng ngoài, có cấu trúc nhất định của các lỗ màng nhân mà qua đó vật liệu tế bào chất và vật liệu nhân có thể giao tiếp với nhau. Các kết nối giữa các tế bào cũng được tìm thấy trên màng sinh chất: các desmomes, các mối nối chặt chẽ và các mối nối khoảng cách. Các cấu trúc này liên quan đến sự kết hợp giữa các tế bào hoặc sự trao đổi chất giữa các tế bào; sử dụng công nghệ khắc đóng băng, chúng có thể được quan sát tốt hơn.
