核质与细胞质之间自由扩散。细胞核的外膜与另一种膜状构造粗糙内质网相连，两者皆缀有核糖体。内外膜之间的空间称为核膜间隙，这些空间与粗糙内质网中的内腔相连。穿透核膜的核孔拥有类似于通道的功能，是由多种核称为核孔蛋白的蛋白质所组成。核孔的分子量约125百万Da，含有约50（酵母菌）到100（嵴椎动物）个蛋白质。核孔的直径为100奈米，不过真正可让分子自由扩散的孔道只有宽9奈米，这是因为核孔中间存在一些调节系统。小型的水溶性分子可以直接通过，而大型分子如核酸与蛋白质则会受到阻碍，需要透过主动运输才能进入细胞核。