Er gaan enorm veel moleculen per milliseconde door het celmembraan. Alleen niet-polaire kleine moleculen zoals koolstofdioxide en zuurstof kunnen de membraan zonder problemen passeren. Voor het transport van alle andere stoffen liggen speciale transporteiwitten in de fosfolipidenlaag. Zonder deze eiwitten zou het transport onmogelijk zijn, want de apolaire vetzuren laten ionen en polaire moleculen niet door.
De transporteiwitten kunnen ingedeeld worden in kanalen en pompen.
De kanalen, ook wel poriƫn genoemd, vormen openingen in het membraan die al dan niet afgesloten kunnen worden. Ze vergemakkelijken het transport van stoffen zonder dat daar energie bij verbruikt wordt (passief transport). Watermoleculen bijvoorbeeld passeren de membraan via waterkanaaltjes.
Transportpompen werken als enzymen die verplaatsing van een verbinding koppelen aan een vorm-verandering van het transporteiwit. Er zijn pompen voor veel verschillende stoffen. Ze gebruiken energie voor het transportproces: chemische energie zoals die van ATP, of de energie van elektrochemische gradiƫnten van verbindingen en/of ionen.