เยื่อหุ้มนิวเคลียส (อังกฤษ: Nuclear envelope, perinuclear envelope, nuclear membrane, nucleolemma หรือ karyotheca) เป็นชั้นของลิพิด ไบเลเยอร์ ที่ห่อหุ้มสารพันธุกรรมในเซลล์ยูคาริโอต ทำหน้าที่เป็นฉนวนทางชีวภาพ แยกส่วนของนิวเคลียสออกจากไซโตซอล ที่เยื่อหุ้มจะมีรูพรุน ที่ควบคุมการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม และสารอื่นๆระหว่างนิวเคลียสกับไซโทพลาสซึม ระหว่างเยื่อหุ้มทั้งสองด้านเป็นช่องว่าง (Perinuclear space) บนเยื่อหุ้มมีช่อง (Nuclear pore) เชื่อมต่อกับ RER ซึ่งมีบทบาทในการส่งต่อรหัสพันธุกรรมออกนอกนิวเคลียสเพื่อสร้างโปรตีน จำนวนช่องนี้ขึ้นกับกิจกรรมของนิวเคลียส เซลล์โอโอไซต์ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำมีมากถึง 70 ช่องต่อตารางไมครอน ในขณะที่เซลล์เม็ดเลือดขาวมีเพียง 3-4 ช่องต่อตารางไมครอน เยื่อหุ้มทั้งสองชั้นเป็นชั้นลิพิด ไบเลเยอร์ เยื่อชั้นนอกต่อเนื่องกับ RER ส่วนเยื่อหุ้มชั้นในมีโปรตีนชนิดต่างๆฝังตัวอยู่ เยื่อหุ้มชั้นในติดต่อกับ nuclear lamina ซึ่งเป็นเครือข่ายของอินเตอร์มิเดียตฟิลาเมนต์ที่ประกอบด้วยลามินหลายชนิด (A, B1, B2, และ C) ลามินทำหน้าที่เป็นตำแหน่งที่โครโมโซมมาเกาะ และทำให้โครงสร้างของนิวเคลียสอยู่ตัว ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มสองชั้น เรียกว่า perinuclear space (หรือ perinuclear cisterna, NE Lumen) กว้างประมาณ 20 - 40 nm