Utenom peptidoglycan består Gram-negative celler et lag utenfor som består av lipopolysakkarid. Dette laget er et effektivt bilag, men består ikke utelukkende av fosforlipider, som den cytoplasmatiske membranen gjør. I stedet er den oppbygd av polysakkarider og proteiner. Lipid og polysakkaridet er inngående lenket i det ytre laget til den ytre membran, ved å danne spesifikke lipopolysakkaridstrukturer. På grunn av tilstedeværelsen av lipopolysakkarid, blir dette laget kalt for lipopolysakkarid laget, eller LPS. Et annet utbredt begrep er «den ytre membran».