A membrana celular é uma bicamada lipídica semipermeável que envolve o citoplasma de todas as células. Nas células animais, é a camada mais externa da célula. Em plantas, fungos e algumas bactérias, uma parede celular envolve a membrana celular para formar a camada mais externa da célula.
A membrana celular protege a integridade do restante da célula, permitindo seletivamente a passagem de substâncias para dentro e para fora da estrutura. Seus principais componentes são lipídios e proteínas. Os fosfolipídios se organizam automaticamente para proteger a célula de seus líquidos polares circundantes. As proteínas na parede celular formam portas que permitem que a célula absorva fluidos e outras moléculas conforme necessário.
O colesterol é um dos lipídios encontrados nas paredes celulares dos animais, mas não nas plantas. Dependendo da localização da célula no corpo, a membrana contém de 20 a 80 por cento de colesterol. Enquanto algumas membranas celulares são lisas, outras desenvolvem microvilosidades, projeções em forma de dedo que aumentam sua área de superfície e sua capacidade de absorver nutrientes do exterior. Outras extensões da parede celular permitem que a célula detecte seu ambiente ou auxilie na locomoção da célula, especialmente em organismos unicelulares. Em organismos multicelulares, as paredes celulares se ligam a outras células para formar tecidos.