亦稱原生質(zhì)膜或質(zhì)膜。是指直接包圍在原生質(zhì)體外面的原生質(zhì)性的膜。在借助電子顯微鏡觀察以前，已根據(jù)細胞具有半透性，以及針刺細胞表層有細胞質(zhì)流出等特點，而推斷出細胞膜是客觀存在的。1935年J．F．Danielli和H．A．Davson提出了細胞膜的模型。即認為細胞膜是由雙分子的脂質(zhì)層構(gòu)成，各脂質(zhì)將親脂性的碳氫鏈朝向內(nèi)側(cè)互相對著平行地排列著，這種脂質(zhì)層的外側(cè)全被蛋白質(zhì)分子覆蓋著。其根據(jù)有二，（1）用從紅血球膜分離出來的脂質(zhì)在水面上作成單分子膜時所占的面積恰好等于紅血球表面積的2倍；（2）紅血球和海膽卵等的表面張力比油對水的表面張力15達因厘米（dyn cm）低0.2—0.8達因厘米（dyn cm）。這種界限膜的存在，最初是依靠顯微鏡才得到證實的。它有三層結(jié)構(gòu)，中間是一層明層，被同明層大致相同厚度的兩層暗層夾著，膜的總厚度是8—10毫微米。J．D．Robertson于1960年稱這三層結(jié)構(gòu)為單位膜，這是因為這種基本結(jié)構(gòu)在所有細胞的細胞膜中都存在，而且在核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細胞器的膜中也都存在。單位膜的這一名稱純屬形態(tài)學(xué)的和描述性的，因為單位膜也有許多種類，在其化學(xué)組成、透性以至生理功能方面，即使同樣是細胞膜，也會因細胞的不同而異，而且即使是在同一個細胞中，也會因細胞器的不同而異。三層結(jié)構(gòu)究竟是象Danielli的模型那樣，由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)所構(gòu)成，還是由脂質(zhì)-蛋白質(zhì)-脂質(zhì)所構(gòu)成（即脂質(zhì)的極性基團直接與外部相接，蛋白質(zhì)的比較疏水性的氨基酸殘基位于膜的中央并被脂質(zhì)的非極性基團夾著）尚未搞清，因為這兩種模型都擁有有力的證據(jù)。另外，S．J．Singer于1971年認為球狀蛋白質(zhì)和磷脂質(zhì)的雙分子層是相互混合的嵌鑲結(jié)構(gòu)（流動嵌鑲模型）蛋白質(zhì)在平面的脂質(zhì)液相中浮游，并能夠依靠擴散來移動。用冰凍蝕刻術(shù)在電子顯微鏡下觀察膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部分布著顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒分布的密度是，在原生質(zhì)中是內(nèi)側(cè)的密度高，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核膜中是外側(cè)的密度高。即在膜上能看到結(jié)構(gòu)的非對稱性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在細胞膜上具有選擇透性、被刺激性、生物電發(fā)生、吞噬作用、主動運輸和免疫特性等功能，這些發(fā)現(xiàn)表明細胞膜對于細胞的生活具有極其重要和極其復(fù)雜的作用。目前正朝著用人工膜使這些膜的部分功能重現(xiàn)的方向進行研究。