处女膜是覆盖在女性阴道口处的一层空状圆形薄，多数女性的处女膜厚度约为1--2毫米，在膜的外面、内面都是湿润的粘膜，在两层粘膜之间含有结缔组织、神经纤维及微小血管，此膜的中央处有一小孔称为处女膜孔。经妇产科学家们研究，处女膜的厚度、韧性与处女膜孔的大小在每个女性都不完全相同。一般来说，处女膜孔的直径大约为1-1.5厘米，而其形态却有各种各样，较常见的处女膜孔的形态有：椭圆形、圆形、双孔形、或周边呈锯齿形，也有的人为多个小孔即量筛孔形。双孔形处女膜有的人是左右排列而有的人却是上下排列，这些形形色色的处女膜均为未婚型处女膜。未婚处女膜无论其形态如何，但一般其开口仅能伸入一个手指（食指或中指）。

处女膜对女性阴道有一定保护作用，可以阻止阴道口一些不洁分泌物进入阴道内，同时也能防止一些细菌的侵入，这些功能在未婚的少女更显得重要些。因为12-13岁以下的少女卵巢所分泌的雌激素较少，这时的阴道粘膜酸度较低，加之阴道粘膜皱襞较少，局部抵抗力相对也较弱。青春期以后，随着卵巢的发育阴道内的抵抗力也不断增强，处女膜的保护作用也就逐渐地显得不那么重要了。

新婚之夜在初次性交时，绝大多数女性的处女膜会破裂，因而会出现少量的出血和轻度疼痛，此时处女膜上出现的小裂口往往是多发性的，并从中央向四周延伸。由于阴茎插入阴道的方向是向着内下方用力的，所以处女膜裂口一般多在钟表盘的4-5与7-8点处较深。处女膜在初次性交后的裂口可在4--6天内愈合，这时可见处女膜孔较婚前大而略松，形状也不很规则，四周出现皱襞，但是处女膜仍然保持柔软的弹性，疤痕并不明显。极少数女性的处女膜弹性极好，多次性交后仍不会破裂，仅仅表现为处女膜松弛。虽然如此，经多次性生活之后，其阴道口可以轻松地伸入两个手指。当已经过十月怀胎又经阴道自然分娩生过小宝宝之后，处女膜则进一步破损，有时仅留下几个残存的突起，这时称为处女膜痕。