Các chức năng của protein màng bao gồm liên kết tế bào, chuyển tiếp tín hiệu giữa bên trong và bên ngoài tế bào và vận chuyển protein qua màng. Protein màng là một loại protein được gắn vào tế bào và tương tác với màng sinh học. Mỗi loại protein màng có một chức năng khác nhau.
Mỗi protein màng có thể được phân loại thành các protein màng tích hợp, tương tác với các phospholipid màng hoặc các protein màng ngoại vi, tạm thời dính vào màng và giúp vận chuyển điện tử.
Một số protein màng giúp các tế bào nhận dạng nhau. Điều này đặc biệt đúng với các tế bào của hệ thống miễn dịch. Các tế bào của hệ thống miễn dịch phải nhận ra nhau để ngăn chặn việc tấn công lẫn nhau.