處女膜是多種雌性動物,包括非洲象、海豹、狐猴、天竺鼠,與人類所具有的組織;但是尚未解開的謎團是,只有人類在性成熟期以後,還保留著處女膜。 人類的處女膜中間有孔、不完全封閉,是完全或部分的覆蓋於陰道開口處的一層半透明的結締組織隔膜,薄膜的正反兩面都呈粉紅色,表面濕潤,具有豐富的血管組織及少量神經。
在處女膜的中央,有一直徑為1~1.5厘米的小孔,醫學上稱之為「處女膜孔」,月經可通過這一小孔排出體外。這個小孔的形狀各人不盡相同,根據開孔的形狀,處女膜孔可分為圓形、橢圓形、環形、篩形、傘形、分葉形、星形、中隔分離形、月牙形、半月形、唇形等30餘種。只有少數女性天生沒有處女膜,而另外少數女性處女膜上則沒有孔隙,屬於民間所稱「石女」的一種,病理學稱為處女膜閉鎖,這種情況使得女性在經期經血無法排出,常在青春期發現月經遲來,並伴有小腹周期性疼痛,治療一般以處女膜切開術處理。
處女膜需要暴露外陰才可以觀察到,其形狀各式各樣。處女膜破裂後形成處女膜痕。