Het celmembraan laat selectief stoffen door in 2 richtingen, dus zowel in als uit de cel. Dikwijls zijn het membraanproteïnen met een transportfunctie die daarbij tussenkomen.
Het celmembraan speelt een rol in het herkennen van stoffen buiten de cel. Sommige membraanproteïnen hebben een receptorfunctie. Die proteïnen moeten moleculaire signalen uit de omgeving opvangen. Elke receptormolecule werkt volgens een sleutel-slotmodel, dat wil zeggen dat op één receptor in principe slechts één stof kan binden. Na binding wordt de receptor geactiveerd en ontstaat een intracellulaire respons. Zo zal het hormoon insuline bijvoorbeeld levercellen bereiken en daar binden aan zijn specifieke receptor. Op die manier wordt een signaal gegeven aan de cel om glucose uit het bloed op te nemen. Als gevolg daarvan kan de bloedsuikerspiegel, die na elke maaltijd verhoogd is, opnieuw dalen.
Het celmembraan speelt een rol in de communicatie met andere cellen. De sacharidenketens die aan de buitenkant van het celmembraan uitsteken, geven elk celtype een kenmerkende structuur. Zo zorgen ze ervoor dat cellen onderling elkaar kunnen herkennen en ontstaat er een soort van communicatie tussen cellen.