由含有类脂A（内毒素）的脂多醣铺成。在外膜上，有一类孔道蛋白，允许物质非特异性地通过细菌外膜。革兰氏阴性菌的肽聚糖层较薄，一般只含有寥寥数层肽聚糖。
细胞膜.细菌的细胞膜与真核细胞的细胞膜组成差异不大，惟细菌的细胞膜中不含胆固醇。其基本组成单位爲磷脂双分子层，在双分子层中镶嵌着多种蛋白质。其功能有：控制细胞与外界物质的交换；在细胞维持胞内正常渗透压的机制中起屏障的作用；爲组成细胞壁或荚膜的大分子的合成提供场所；参与氧化磷酸化或光合磷酸化；爲酶提供附着点；爲鞭毛提供着生点和运动所