细胞表面一层连续而封闭的界膜。亦称原生质膜或质膜，是一种生物膜，可以维持细胞内环境的相对稳定，同时调节细胞的物质交换、代谢活动、信息传递和细胞识别等活动，平均厚度约10nm。

最早关于细胞膜的概念是从研究其功能中推断出来的。1855年，耐格里（C.Nägeli）在研究色素透入受损伤和未受损伤的植物细胞作用时提出细胞边界具有一种渗透性薄膜的概念。普菲费尔（W.Pfeffer）和奥弗顿（E.Overton）先后发现植物细胞随外界渗透压的改变在渗透作用上有相应的变化，从而断定有细胞膜存在。钱巴斯（R.Chambers）开始用显微操作技术牵拉和针刺海星的卵。普罗威（J.Q.Plowe）于1931年也应用显微操作技术针刺各种植物细胞的表面，指出细胞膜是一种具有高度弹性的流动结构。直到20世纪50年代，应用电子显微镜才直接观察到细胞膜的存在。

细胞膜主要由蛋白质和脂类组成，含少量糖类和金属离子（见表）。两种主要成分的比例随细胞的不同有很大差别。功能复杂多样的质膜，蛋白质的比例大，种类也多；功能较简单的质膜，所含蛋白质的种类和数量就少。

细胞膜的化学组成

细胞膜的结构见生物膜。

细胞膜最基本的功能是物质转运、信息传递和能量转换。物质转运主要通过自由扩散、促进扩散、伴随运输、主动运输、胞吞和胞吐等过程有选择性地从周围环境中吸取养分和各种离子，排出细胞内代谢产物和不能消化分解的残渣，这对维持细胞的正常代谢过程具有极其重要的意义。帮助离子扩散的蛋白质称离子载体，依靠它能把一定的离子从浓度高处运输到浓度低处。不同的离子载体分别运输不同的离子，如钾离子载体、钙离子载体等。所谓泵是指细胞膜上能把某些离子从浓度低处运输到浓度高处的蛋白质，它是镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的腺苷三磷酸酶（ATP酶）。不同的ATP酶运输不同物质，分别称某种离子的泵，如钠、钾泵和钙泵等（见被动转运、主动转运、胞吞作用、胞吐作用）。

有些细胞通讯系统的信息接受装置在细胞膜上，如胺类和肽类激素，神经递质、药物和毒素的受体等。物质运输系统亦有膜受体，如脂蛋白和运铁蛋白的受体等。细胞膜上还有细胞间进行相互识别的标志，称膜抗原，一般为糖蛋白或糖脂，细胞借此识别自己和异己、同种和异种及不同组织成分的细胞。

细胞衰老和细胞癌变等也与细胞膜密切相关。植物抗性的膜伤害假说认为，温度降低会产生膜脂相变，导致细胞质停止流动、膜结合酶的活力降低和膜透性增大等三大反应，从而引起细胞代谢失调。如低温胁迫强烈时，引起膜结构解体，植物受害死亡。近年来，已开展有关植物抗冻性、抗盐性、抗热性与生物膜结构、功能关系的研究。

有些原核细胞，如大肠杆菌的质膜上分布有氧化磷酸化酶系，可以在质膜上通过氧化进行能量转换。

人工合成的类脂双层膜围成的1μm的脂质体可作为载体，将蛋白质、核酸、酶、激素、药物，甚至病毒或细菌封入其内，随后以脂质体通过与质膜融合，或直接注射等手段，将一些不易通过细胞膜的物质导入细胞内，以观察其对细胞的影响。这些技术的广泛应用将对医学、兽医学、植物基因工程等的发展提供先进的实验手段。

细胞表面包括质膜、细胞外被和胞质溶胶，三者各具特殊形态并担负一定功能，是复杂的结构体系和多功能体系。植物细胞膜的外被是纤维素构成的细胞壁，细菌的外被是脂多糖，动物细胞除了在结合紧密的部位外，在所有细胞膜外均覆以一层糖蛋白和糖脂形成的外衣，即外被（亦称细胞衣、多糖被）。细胞外被除具有支持、连接、保护、参与物质交换、细胞分化外，与免疫有关的膜抗原、各种特异受体、一些酶类亦埋藏在细胞衣内。胞质溶胶是细胞质表面最靠近质膜的无定形溶胶状物质，其中含高浓度蛋白质，有粘滞性，微丝和微管均位其中，但缺核糖体和线粒体。胞质溶胶具相当强的抗张强度，对维持细胞极性、形态和运动都很重要。