嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，简称“NAD”）、辅酶A（coenzyme A，简称“CoA”）等分子的分子量都小于1000Da，所以这些分子都能自由进出线粒体外膜。分子量大于上述限制的分子则需通过线粒体膜转运蛋白的主动运输来进出线粒体。细胞凋亡过程中，线粒体外膜对细胞色素"c"等多种存在于线粒体膜间间隙中的蛋白质的通透性增加。由于线粒体外膜的通透性非常高，所以线粒体膜间间隙的环境与细胞质基质的十分接近。