Chức năng của phospholipid bilayer là duy trì hàng rào ngăn cách giữa tế bào và môi trường bên ngoài, đồng thời lưu trữ và vận chuyển nhiều loại protein cần thiết cho chức năng của tế bào. Nó kiểm soát những gì đi vào và ra khỏi ô.
Lớp kép phospholipid đóng vai trò như hàng rào chính giữa các thành phần bên trong tế bào và môi trường ngoại bào của nó, bao gồm chủ yếu là tế bào chất. Bằng cách này, nó kiểm soát và duy trì sự cân bằng của các phân tử có trong tế bào, chẳng hạn như protein và ion. Một số protein tồn tại trong lớp kép giúp kiểm soát những gì đi vào và thoát ra khỏi tế bào. Chúng thường được gọi là protein xuyên màng hoặc protein vận chuyển. Tế bào thay đổi biểu hiện gen của các protein này để tạo ra nhiều hơn hoặc ít hơn để đáp ứng nhu cầu vận chuyển các vật phẩm qua màng.
Trong khi việc hấp thụ các phân tử vào tế bào là một trong những chức năng chính, song lớp cũng có nhiệm vụ ngăn chặn một số phân tử xâm nhập có thể gây hại cho tế bào. Các phân tử nằm trên bề mặt của lớp kép có một số chức năng khác ngoài việc vận chuyển. Ví dụ: chúng có thể đóng vai trò là các phân tử giao tiếp, truyền tín hiệu thông điệp giữa phần bên trong tế bào và các phân tử bên ngoài, chẳng hạn như protein.
