Le membrane cellulari sono, nella loro forma più basica, composte da un doppio strato fosfolipidico con alcune proteine superficiali incastonate attorno alla superficie. Le membrane plasmatiche contengono fosfolipidi, colesterolo, proteine e carboidrati che sono disposti in modo regolare, ripetendo righe per formare una superficie altamente plastica per la cella.
Le membrane cellulari non sono strutture solide. Al contrario, mantengono una consistenza simile a quella dell'olio vegetale e consentono la diffusione e il trasporto cellulare in modi che aiutano a mantenere l'omeostasi all'interno della cellula. Il blocco di costruzione della membrana plasmatica è la molecola fosfolipidica. Questa molecola ha la forma di una forcina, con una testa di fosfato idrofilo e code lipidiche idrofobiche. Queste molecole si dispongono sempre in modo che le loro teste siano orientate nella direzione dell'acqua e le loro code no. Questo produce naturalmente un doppio strato di fosfolipidi con le loro code interne alle loro teste. Le molecole di colesterolo, che sono anche idrofobiche, si raggruppano attorno alle code di fosfolipidi.
In entrambe le superfici della membrana, varie proteine svolgono un ruolo nel mantenere il funzionamento cellulare. Alcuni aderiscono allo strato esterno e segnalano altre cellule, alcuni aderiscono all'interno e agiscono come enzimi per accelerare le reazioni chimiche, e alcuni passano attraverso le membrane e agiscono per trasportare molecole attraverso la membrana dentro e fuori la cellula.
