Die Hauptfunktion der Zellmembran besteht darin, den Zellinhalt einzukapseln. Es enthält alle Strukturen einer Zelle in sich. Zu seinen sekundären Funktionen gehört die Regulierung, welche Moleküle und Substanzen in die Zelle ein- und austreten können sowie deren Wasserhaushalt. Seine Grundfunktionen ähneln denen einer mittelalterlichen Stadtmauer, die eine Stadt umgibt.
Prokaryontische und eukaryontische Zellen weisen kleine Unterschiede in ihren Membranstrukturen auf, die Funktion der Zellmembran ändert sich jedoch nicht. Die grundlegende Membranstruktur oder Plasma besteht aus Proteinen und Lipiden. Die Membran besteht im Wesentlichen aus zwei Schichten von Phospholipiden, die Rücken an Rücken gelegt werden, sodass ihre Schwänze ineinandergreifen. Die inneren und äußeren Oberflächen der Membran bestehen hauptsächlich aus Phospholipidköpfen. Die Oberflächen sind gelegentlich von proteinbildenden Kanälen oder Transmembranproteinen und peripheren Proteinen unterbrochen.
Die erste Funktion der Zellmembran besteht darin, das Zytoplasma zu enthalten. Dazu gehören das flüssige Zytosol, das Nukleinmaterial wie die Desoxyribonukleinsäure (DNA) und alle Organellen wie die Mitochondrien. Es verankert die Zelle auch an der Zellwand und dem umgebenden Gewebe, um der Zelle eine Form zu geben.
Es gibt fünf Möglichkeiten, wie Moleküle und Substanzen in die Zelle eindringen oder sie verlassen können, während sie die zentrale Funktion der Zellmembran ausübt. Drei dieser Mittel sind passiv und zwei sind aktiv. Die passiven Transportmittel sind Lipiddiffusion, Osmose und passiver Transport. Die beiden aktiven Mittel sind aktiver Transport und Vesikel.
Lipiddiffusion tritt auf, wenn ein bestimmter Lipidtyp auf die Zellmembran trifft. Fettlösliche Moleküle wie Steroide können durch die Membran diffundieren. In diesen Fällen ist es, als ob die Membran nicht existiert.
Auch bei der Osmose ist die Funktion der Zellmembran fast nicht vorhanden. Osmose ist die Bewegung von Wasser in und aus einer Zelle. Diese Wasserbewegung geschieht auf natürliche Weise, um die Lösungskonzentration des Wassers auszugleichen. Wenn zu viele gelöste Stoffe wie Proteine in einer Lösung enthalten sind, wandert Wasser aus einem weniger konzentrierten Bereich auf natürliche Weise in die dicht konzentrierte Lösung.
Passiver Transport und aktiver Transport beruhen auf Proteinen in der Lipidmembran. Während des passiven Transports können bestimmte Moleküle ohne Aktivierung oder Einladung durch die Transmembranproteine diffundieren. Wenn die Zelle es erfordert, dass bestimmte Moleküle in die Zelle gebracht werden, verwendet der aktive Transport ein Proteinpumpenmolekül und ein Enzym.
Ein Vesikel ist eine weitere Möglichkeit, bestimmte Moleküle in die Zelle zu bringen, jedoch ohne dafür ein Protein zu verwenden. Das Molekül heftet sich an die Zellmembran und dann umschließt sich die Membran um das Molekül. Dieses eingeschlossene Molekül wird Vesikel genannt. Das Vesikel löst sich von der Membran, so dass es sich innerhalb der Zelle befindet, wo es das Molekül verdaut und seine Bestandteile in das Zytoplasma abgibt.