I likhet med andre biologiske membraner er cellemembranen halvgjennomtrengelig. Det vil si at enkelte molekyler kan trenge gjennom, mens andre forhindres. På denne måten skilles cellens indre fra miljøet rundt og membranen markerer grensen mellom intracellulært og ekstracellulært rom. Transport over membranen kan enten skje ved passiv transport, uten at noe av cellens energi forbrukes, eller ved aktiv transport der cellen forbruker energi for å transportere stoffer forbi membranen. Cellemembranen kontrollerer derfor hva som kommer inn i, og slipper ut av, cellen.