核纤层最初在电子显微镜下被观察到，呈现出纤维基质状结构，位于内核膜内部。这些蛋白丝可以抵抗拉伸作用并形成“高张力线缆”，同时与细胞骨架中的中间丝密切相关。因此，核纤层可以保护核内容物免受机械应力的影响，并将细胞核锚定在细胞中特定的位置，从而为细胞质中的细胞骨架提供附着位点。一种被称为中心体的结构是细胞主要的微管组织中心，它也是通过附着于核纤层使其自身保持在细胞核表面附近。除了机械性功能外，核纤层在核内容物的整体组织中也起着重要的作用，并可对基因调控与遗传信息向细胞质的传递过程产生重要影响。引起核膜与核纤层受损的基因突变将导致严重的后果，这些疾病被称为“核膜相关疾病”或“核纤层相关疾病”，是无法治愈的遗传性疾病，其中包括一些极为罕见的肌营养不良症。因细胞组分功能失调而产生的遗传病相对稀少，这可能会使它们显得并不常见，但更可能的原因是，机体在合子（zygote）发育早期即识别出缺陷基因的存在，从而使胚胎生长停止。