Мембрана виконує в життєдіяльності живих клітин найрізноманітніші функції.
Механічне розділення. Клітина – елементарна жива система. Кожна клітина оточена зовнішньої клітинної мембраною, яка містить в собі вміст клітини. З іншого боку, тонка регуляція внутрішньоклітинних процесів здійснюється на основі просторового розділення органоїдів клітини (внутрішньоклітинні мембрани). Мембрана є поверхнею розділу (діелектричної кордоном).
Транспортна функція. Через мембрану відбувається перенесення (транспорт) різних речовин, тобто вона бере активну участь у життєдіяльності клітини.
Селективний бар’єр. Мембрана захищає клітину від проникнення небажаних частинок і речовин.
Рецепція. Через мембрану відбувається розпізнавання інших клітин, речовин.
Поширення нервового імпульсу. У мембрані локалізовані основні біоелектричні процеси. Реалізується генерація електричного потенціалу. За допомогою мембрани відбувається поширення нервового імпульсу.
Матриця. Мембрана є матрицею (основою) для утримання білків, ферментів.
Таким чином, мембрана – найважливіший орган клітини, що регулює взаємодію як всередині клітини, так і клітини з навколишнім середовищем. Якщо функції мембрани порушуються, то відбувається зміна нормального функціонування клітин і, як наслідок, захворювання організму.