La envoltura nuclear presenta una estructura basada en una doble membrana. Entre la membrana externa e interna de esa envoltura existe un espacio intermembranal, llamado espacio perinuclear. Bajo la membrana interna existe una capa de proteínas fibrilares llamada lámina fibrosa. El origen de la membrana nuclear es el retículo endoplasmático. Presenta una serie de poros que comunican ambos sistemas. Estos poros tienen una compleja estructura basada en la organización de una serie de proteínas que forman el complejo del poro nuclear.

Las funciones de esta envoltura son: separar al citoplasma del nucleoplasma, y mantener separados los procesos metabólicos de ambos medios. Además regula el intercambio de sustancias a través de los poros y la lámina nuclear permite la unión con las fibras de ADN para formar los cromosomas.

El nucleoplasma es el medio interno del núcleo. Es una estructura formada por una dispersión coloidal en forma de gel compuesta por proteínas relacionadas con la síntesis y empaquetamiento de los ácidos nucleicos. También posee nucleótidos, ARN, ADN, agua e iones. Existe en su seno una red de proteínas fibrilares similar a las del citoplasma. Su función es ser el seno en el que se produce la síntesis de ARN diferentes y la síntesis del ADN nuclear. Además, con su red de proteínas, evita la formación de nudos en la cromatina.