Poly-onverzadigde vetzuren zorgen mee voor de structuur van de celmembranen; zij vormen barrières met een zeer selectieve doordringbaarheid. De membranen spelen een rol in het proces van energie-omzetting, regelen de informatiestroom tussen de cellen en bevatten receptoren die gevoelig zijn voor externe stimuli.

De bijzondere configuratie van de dubbele verbindingen van de poly-onverzadigde vetzuren geeft hen fysische eigenschappen die lijken op die van een vloeistof. Zo zorgen de poly-onverzadigde vetzuren met lange keten voor de soepelheid van de biologische membranen.

Ze spelen ook de rol van boodschapper. De vetzuren met lange keten zijn overbrengers van eicosanoïden, prostaglandinen en leucotriënen. Eicosanoïden gedragen zich als plaatselijke hormonen en werken in op de celregeling.