まず最初に、細胞膜を形成する可能性のある脂肪酸の種類を区別することが重要です：
Cis- and Trans-Fatty acids are both unsaturated, the difference is the conformation around the double bond. トランス脂肪酸はほぼ直線ですが、シス脂肪酸は二重結合の部分で顕著な「ねじれ」があります。
さて、トランス脂肪酸に関連する健康リスクの背後にある分子メカニズムは、膜流動性という細胞膜の性質と関係があることが示唆されています。 この性質は、細胞が信号を送受信する能力に影響を与え、膜の状態に構造や役割が依存する多くのタンパク質の機能に大きな影響を与えます。 膜はその目的を適切に果たすために十分な流動性を持っていなければなりません。
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細胞膜の主な機能の1つは、細胞の内部環境を制御し、周囲の環境からの損傷を避け、有害物質や好ましくない生活環境に対処するために、細胞の内部と外部を分離することである。 しかし、細胞は、化学的な信号の送受信を伴うさまざまなシグナル伝達メカニズムによって外界とコミュニケーションをとり、異なる生活環境に適応する必要がある。 そのためには、細胞はダイナミックな構造、つまり周囲の環境に適応できるような膜を持たなければならない。 この画像は細胞膜の一部を示しています。この膜は多くの脂肪酸でできており、脂肪酸同士や周囲の水との疎水性／親水性の相互作用により、エネルギー的に最も安定していると考えられている構造になっています。 この画像は、二重層のあちこちにコレステロールが埋め込まれている様子も示しています。膜の流動性の指標は、膜を形成する脂肪酸の種類と膜のコレステロール含有量に起因します。
簡単に言うと、膜内の脂肪酸がまっすぐなほど、より硬くなります（すなわち流動性が低くなります）。 
上の図は、膜の2つの異なる状態を示しています。 右側では膜のほとんどが直鎖（つまり飽和および/またはトランス）脂肪酸を含んでおり、より硬く粘性のある膜となる。 この状態では、細胞は周囲とコミュニケーションをとることが難しくなる（化学シグナルが細胞内に入りにくくなる、膜内のタンパク質が動きにくくなるなど）。一方、左側の膜は、シス型構造の不飽和脂肪酸を多く含んでいる。 シス型脂肪酸の特徴である「ねじれ」は、この膜が流動的である主な理由であり、疎水性引力によって脂肪酸の尾部がくっつきにくくなる。コレステロールは、脂肪酸の疎水性尾部間の引力を妨げることによって、この「ねじれ」と同じ役割を果たす。 これは、体内のほぼすべての細胞で、コレステロールが体内で非常に重要な分子であることを示しています。
要約すると、トランス脂肪酸が不健康とみなされるのは、摂取するとほとんどそのまま（つまり、. この形態の脂肪酸は自然界に存在しないため、体内の酵素による代謝能力が限られています）、細胞膜に浸透し、他の脂肪酸と硬い疎水性結合を形成して、膜全体の流動性を低下させる可能性があります。