外在膜蛋白，又稱附著蛋白，占膜蛋白總量的20%~30%。這種蛋白完全外露在脂雙層的內外兩側（胞質側或胞外側），主要是通過離子鍵附著在脂類分子頭部極性區或跨膜蛋白親水區的一側，間接與膜結合。
外在膜蛋白的功能多樣，主要包括：
形成細胞膜的「骨架」，提供機械支持，為整合蛋白提供錨定位點。例如，紅細胞的血影蛋白和錨蛋白，它們在維持紅細胞的雙凹外形、抵抗其穿越毛細血管時的擠壓力及保持紅細胞膜的完整性方面具有重要作用。
作為酶參與特定的反應，或作為信號分子識別和信號轉導的一部分。例如，細胞色素C通過靜電作用結合線上粒體內膜的外周，在生物氧化過程中起到電子傳遞的作用。
參與物質轉運功能，如選擇性物質運輸並伴隨能量傳遞。
參與多種生物功能，如激素作用、酶促反應、細胞識別等。
此外，外在膜蛋白還具有識別和傳遞信息的功能，在細胞的增殖和分化、能量轉換、信號轉導以及物質運輸等方面也起著重要作用。如果體內出現膜蛋白缺乏的情況，可能會影響到機體的正常代謝，導致免疫力下降或引發水腫。