50% mase membrane nosijo membranski proteini, ki pa jih je v številu veliko manj kot lipidov. Razločimo dva tipa MP: periferne in integralne. Imajo posebne naloge (selektivna prepustnost – transport, sprejemanje signalov, stiki med celicami, encimi, ki katalizirajo različne reakcije).

Periferni so indirektno povezani z membrano preko protein-protein povezav (nekovalentne interakcije). Z membrane se lahko odcepijo pri spremembi pH ali koncentracije soli in so nato topni v vodnih pufrih.

Integralni proteini so vpeti v membrano. Od nje se odcepijo le v primeru ko se poruši lipidni dvosloj.  Lahko so vstavljeni v membrano, povezani z lipidi ali pa prehajajo lipidni dvosloj à transmembranski IP. TransIP prehajajo čez celoten lipidni dvosloj in so amfipatične molekule (v dvosloj je vstavljen hidrofoben del ( α-helix), hidrofilna sta v citosolu ali zunaj celice). Obliko α-helixa omogočajo nepolarni aminokislinski ostanki. Med peptidnimi vezmi pa se rade oblikujejo H-vezi, ki prispevajo k obliki vijačnice.

Membranski proteini omogočajo prenos snovi skozi dvosloj in tako ločimo kanale in prenašalce. Oboji omogočajo selektiven transport, ki je reguliran, so mozaično razporejeni. Kanali imajo hidrofilen značaj in omogočajo hiter transport. Prenašalci pa vežejo molekule in omogočajo počasnejši transport.