處女膜是覆蓋在女性陰道外口的一塊中空薄膜，大約１～２毫米厚，膜的正反兩面都是濕潤的粘膜，兩層粘膜之間含有結締組織、微血管和神經未梢，中間的小孔叫處女膜孔。處女膜孔的大小和膜的厚薄程度各人可有不同。處女膜孔的直徑約為１～１．５厘米，通常為圓形、橢圓形或鋸齒形；有的呈半月形，膜孔偏於一側；有的為隔形孔，有兩個小孔作上下或左右並列；有的有很多分散的小孔，就像篩子上的小孔。處女膜可以防止外界不潔的東西進入陰道，有保護陰道的作用。青春期前由於卵巢所分泌的雌激素很少，這時陰道粘膜雹皺壁少、酸度低，故抵抗力差，處女膜有阻攔細菌入侵陰道的保護作用；青春期後，隨著卵巢的發育，體內雌激素增多，陰道抵抗力有所加強，處女膜也就逐漸失去了作用。處女膜孔是生理所必須的，女子成熟後，每月一次的月經血就是通過這個小孔排出體外，如果膜上沒有小孔，則每月的月經血被它擋住而不能排出體外，醫學上叫做處女膜閉鎖。如果沒有及時發現，月經血在陰道內積聚，成年累月以後可向上擴展到子宮腔和輸卵管，通過輸卵管的遠端開口，流入腹腔中，使輸卵管破損，腸管粘連，腹腔感染。
性交後和生育後的處女膜
處女初次性交，男性的陰莖插入女性的陰道時，常將處女膜頂破而形成裂口，處女膜的裂口往往是多發的，從中心部向四周呈放射狀延伸，由於男性陰莖進入的方向一般是向下向內的，故裂口在陰道口兩側下方處較深，可達基底部，稱為完全性破裂。有時由於性交時男方用力過猛，可使附近的陰道壁也有裂傷。生育過的婦女，由於胎兒經陰道娩出，使處女膜進一步破損，以至到處殘缺不全，有時僅留下幾個殘存的突起，叫處女膜痕。如果是剖腹產分娩的，因嬰兒是從下腹部切口處娩出，不通過陰道，則處女膜仍保持婚後的形狀。
處女膜和處女的關係
有些人認為，女性的處女膜破裂就意味著不再是處女了，其實不盡然，有的女性的處女膜雖然完整，但也已不是處女了，有的女性確實是真實的處女，而處女膜已破裂。因有些處女的處女膜孔大，彈性好，膜內血管少，加上在性交時男方比較斯文而不粗暴，多次性交後處女膜可以不破裂；相反，有的處女，因某些意外，使處女膜破裂，如有的女性在兒童期的無知，將小玩具插入陰道，有的遇到外傷、或尖銳物碰巧抵在外陰部，有的因手淫，洗滌或陰道塞藥造成損傷，也有的是處女膜本來就很脆弱，從事劇烈運動時可使之破裂。因此，憑處女膜是否破裂來鑒定處女是非常荒謬的。