脂溶性分子和小的不带电荷的分子能以简单扩散的方式直接通过脂双层，而大多数水溶性分子和离子不能通过脂双层，因此质膜对不同物质具有选择性。几乎所有小的有机分子和带电荷的无机离子的跨膜转运都需要依赖于膜转运蛋白。膜转运蛋白分两类：①载体蛋白②通道蛋白。两者以不同的方式辨别溶质，通道蛋白根据溶质大小和电荷进行辨别；载体蛋白只容许与载体蛋白上结合部位相适合的溶质分子通过，载体蛋白每次转运都发生自身构象的转变。
物质的跨膜运输可分为简单扩散、协助扩散和主动运输，各自特点如下：
（1）简单扩散：顺物质电化学梯度，不需要膜运输蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能；
（2）协助扩散：顺物质电化学梯度，需要通道蛋白或载体蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能；
（3）主动运输：逆物质电化学梯度，需要载体蛋白，消耗细胞代谢能。