Die Zellmembran ist eine semipermeable Lipiddoppelschicht, die das Zytoplasma aller Zellen umgibt. In tierischen Zellen ist sie die äußerste Schicht der Zelle. Bei Pflanzen, Pilzen und einigen Bakterien umgibt eine Zellwand die Zellmembran, um die äußerste Schicht der Zelle zu bilden.
Die Zellmembran schützt die Integrität des Rests der Zelle, indem sie selektiv Substanzen erlaubt, in die Struktur ein- und auszutreten. Seine Hauptbestandteile sind Lipide und Proteine. Phospholipide ordnen sich automatisch an, um die Zelle von ihren umgebenden polaren Flüssigkeiten abzuschirmen. Proteine in der Zellwand bilden Tore, die es der Zelle ermöglichen, bei Bedarf Flüssigkeiten und andere Moleküle aufzunehmen.
Cholesterin ist eines der Lipide, die in den Zellwänden von Tieren, aber nicht in Pflanzen vorkommen. Je nach Lage der Zelle im Körper enthält die Membran 20 bis 80 Prozent Cholesterin. Während einige Zellmembranen glatt sind, entwickeln andere Mikrovilli, fingerartige Vorsprünge, die ihre Oberfläche und ihre Fähigkeit, Nährstoffe von außen aufzunehmen, vergrößern. Andere Erweiterungen der Zellwand ermöglichen es der Zelle, ihre Umgebung wahrzunehmen oder die Fortbewegung der Zelle zu unterstützen, insbesondere bei einzelligen Organismen. In vielzelligen Organismen heften sich die Zellwände an andere Zellen, um Gewebe zu bilden.