Plazemska membrana, znana tudi kot celična membrana, je bistveni del celice, ki obdaja notranjost celice, hkrati pa omogoča vstop le določenim delom zunanjega okolja. Ta membrana je eden redkih delov, ki jih imajo skupne prokariontske, evkariontske, rastlinske in živalske celice. Plazemska membrana je veliko več kot preprosta pregrada; nadzoruje, kaj se premika v celico in iz nje, in ureja številne interakcije, ki se pojavljajo med celico in njenim okoljem. Membrana je sestavljena iz številnih različnih molekul in beljakovin, ki se premikajo nekoliko tekoče, kar ima za posledico opis plazemske membrane “tekočni mozaik”.
Najpogostejše molekule v plazemski membrani so fosfolipidi, ki so sestavljeni iz hidrofobnega, “vodoboječega” repa in hidrofilne, “vodoljubeče” glave. Dve plasti fosfolipidov, razporejeni s hidrofobnimi repi na notranji strani, tvorita fosfolipidni dvosloj, ki zagotavlja primarno strukturo membrane. Ta dvosloj preprečuje, da bi velike ali posebno polarne snovi pasivno difundirali po celični membrani.
Številne beljakovine, ki omogočajo transport velikih ali polarnih snovi skozi membrano, so vgrajene v fosfolipidni dvosloj. Nekateri omogočajo pasivno difuzijo snovi v celico in iz nje; to ne zahteva energije. Drugi aktivno prenašajo snovi z ene strani membrane na drugo. Ta proces, ki ga običajno imenujemo aktivni transport, zahteva majhno porabo energije. Vse snovi se ne morejo ves čas premikati v plazemsko membrano in iz nje, zato naj bi bila »selektivno prepustna«.
Plazemska membrana ima tudi pomembno vlogo pri pozicioniranju, sidranju in oblikovanju celice, medtem ko povezuje sosednje celice. Zunajcelične strukturne komponente, ki sestavljajo zunajcelični matriks, se povezujejo s celico na njeni celični membrani. Celične stene, ki zagotavljajo togost rastlinskim celicam ter nekaterim bakterijam in drugim majhnim organizmom, se prav tako nagibajo k povezovanju s plazemsko membrano celice.
Celična komunikacija je še ena pomembna funkcija plazemske membrane. Beljakovine in proteinski receptorji, vgrajeni v membrano, lahko pošiljajo in sprejemajo kemične signale. Nekateri od teh signalov spodbudijo celice k določeni obliki delovanja, kot je absorpcija ali izločanje določenih snovi. Drugi kemični signali služijo kot identifikacijski mehanizmi in omogočajo celicam, da se medsebojno prepoznajo. To je še posebej pomembno za imunski sistem, tako da imunski odziv telesa cilja le na škodljive celice in ne škoduje normalnim telesnim celicam.