1. Fosfolipiden: Dit zijn de meest voorkomende component van het celmembraan. Ze hebben een unieke structuur met een hydrofiele (waterminnende) kop en twee hydrofobe (watervullende) staarten. Met deze structuur kunnen ze een dubbellaag vormen, met de koppen tegenover de waterige omgevingen binnen en buiten de cel, terwijl de staarten in het membraan worden afgeschermd.

2. eiwitten: Deze zijn ingebed in de fosfolipide dubbellaag, die werken als gateways, receptoren en transporters voor verschillende moleculen. Ze kunnen integraal zijn, over het hele membraan of perifeer zijn, bevestigd aan het oppervlak van het membraan.

Hoewel fosfolipiden en eiwitten de belangrijkste componenten zijn, bevat het celmembraan ook kleinere hoeveelheden cholesterol en Glycolipids , die bijdragen aan de vloeibaarheid en stabiliteit van het membraan.