Structures nanoscopiques constituées par l’association de quelques dizaines de molécules, les micelles se forment, au-dessus d’une certaine concentration (la concentration micellaire critique C.M.C.), dans les solutions aqueuses de composés divers dits amphiphiles. Les composés amphiphiles sont caractérisés par une structure moléculaire qui comporte une ou des parties hydrophiles (ayant une forte affinité pour l’eau) et une ou des parties lipophiles (ayant une forte affinité pour les huiles, hydrocarbures et autres liquides non polaires) : ce sont les savons et plus généralement les détergents, certains colorants, des composés pharmaceutiques, des substances naturelles et certains polymères.

Lorsque les molécules de savon se dissolvent dans l'eau, elles entourent chaque particule de saleté du tissu, en formant des micelles (agrégats de molécules).

Celles-ci sont des structures sphériques dont la partie centrale correspond au regroupement des parties hydrophobes des molécules de savon, les extrémités hydrophiles étant situées à l’extérieur. Lorsque l’on agite l’eau, les gouttelettes d’huile ou de graisse s’associent à la partie centrale des micelles en raison de leur caractère hydrophobe. Ainsi, les salissures grasses sont en suspension dans les micelles. Lors du rinçage, ces micelles sont entraînées par l’eau et les salissures sont ainsi détachées de leur support. C’est le pouvoir mouillant (faible tension superficielle) associé au pouvoir émulsifiant du savon dans l’eau qui permet le nettoyage des surfaces.