原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一，是生命物质外面出现了一层膜性结构，即细胞膜。细胞膜是细胞表面的一层薄膜，有时也被称为细胞外膜或原生质膜，位于细胞表面；厚度通常为7nm，由脂类和蛋白质组成，主要结构成分一般是蛋白质占60%～80%，类脂占20%～40%，碳水化合物约占5%。
细胞膜把细胞包裹起来，使细胞能够保持相对的稳定性，维持正常的生命活动。此外，细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出，都要通过细胞膜。所以，细胞膜的这种选择性地让某些分子进入或排出细胞的特性，叫做选择性渗透，是细胞膜的一种最基本功能。如果细胞膜丧失了这种功能，细胞就会死亡。
细胞膜除了通过选择性渗透来调节和控制细胞内、外的物质交换外，还能以“胞饮”和“胞吐”的方式，帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒，供应细胞生命活动中对营养物质的需求。细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应，从而调节细胞的生命活动。细胞膜不单是细胞的物理屏障，也是在细胞生命活动中有着复杂功能的重要结构。
总的来说，细胞膜的功能是：分隔形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；起屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；选择性地运输物质，伴随着能量的传递；生物功能有激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。
瑞典皇家科学院将2003年的诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究做出的开创性贡献。