Lo strato interno della capsula articolare, chiamato membrana sinoviale, è composto da tessuto connettivo areolare contenente fibre elastiche. La membrana sinoviale riveste l'interno di un'articolazione mobile, specificamente l'interno della capsula fibrosa. In molte articolazioni sinoviali, la membrana sinoviale accumula tessuto adiposo, chiamato corpi adiposi. Il corpo adiposo infrapatellare del ginocchio è un esempio. Le cellule della membrana sinoviale, i sinoviociti, non sono frequentemente visualizzate nel liquido sinoviale o nel sinovio, ma svolgono un ruolo essenziale nella funzione della barriera hemosinoviale. Sono le prime a fagocitare i cristalli e a innescare il processo infiammatorio. La membrana sinoviale può essere infiammata nell'artrite. In generale, l'infiammazione della membrana sinoviale è chiamata sinovite. Questo può essere causato da un'infezione intra-articolare (artrite settica), lupus eritematoso, artrite infiammatoria (come l'artrite reumatoide) o gotta.