1. Fosfolipidi: Questi sono i componenti più abbondanti della membrana cellulare. Hanno una struttura unica con una testa idrofila (amante dell'acqua) e due code idrofobiche (timote d'acqua). Questa struttura consente loro di formare un doppio strato, con le teste di fronte agli ambienti acquosi all'interno e all'esterno della cella, mentre le code sono schermate all'interno della membrana.
2. Proteine: Questi sono incorporati all'interno del doppio strato fosfolipidico, fungendo da gateway, recettori e trasportatori per varie molecole. Possono essere integrali, che abbracciano l'intera membrana, o periferica, attaccati alla superficie della membrana.
Mentre i fosfolipidi e le proteine sono i componenti principali, la membrana cellulare contiene anche quantità minori di colesterolo e glicolipidi , che contribuiscono alla fluidità e alla stabilità della membrana.