O envelope nuclear envolve e protege o DNA de uma célula eucariótica e seu nucleoplasma circundante. A membrana é composta por duas camadas com um espaço estreito entre elas. A superfície do envelope é coberta por minúsculos orifícios que permitem o fluxo livre de pequenas moléculas, como água e ATP, enquanto regula a passagem de RNA mensageiro e várias proteínas.
A camada externa do envelope nuclear é contígua ao retículo endoplasmático. Essa estrutura atua como uma correia transportadora para transportar os aminoácidos à medida que são reunidos em proteínas. A estrutura perfurada da membrana nuclear sugere que o transporte molecular através de sua barreira é importante para os estágios iniciais da síntese de proteínas.
Durante a divisão celular, o envelope nuclear sofre um aumento dramático em sua área de superfície e no número de poros em sua membrana. Os eucariotos simples, como o fermento, se dividem sem interromper a integridade da superfície do envelope. Em eucariotos mais complexos, como plantas e animais, o envelope nuclear sofre uma ruptura severa que deixa os cromossomos que ele contém expostos durante a transição. Após a divisão, a membrana se recompõe, juntando seus fragmentos rompidos para reformar a estrutura principal ou por crescer novamente a partir do retículo endoplasmático anexado.