生物膜是細胞膜（質膜）和細胞內膜系統（如核膜、線粒體膜、內質網膜和溶酶體膜等）的總稱。它是構成細胞結構的基本組分之一，主要由脂質和蛋白質組成，也含有少量的糖類。生物膜的基本結構是脂質分子雙層，這種結構流動鑲嵌模型中，膜蛋白可以是結構蛋白、受體、酶、載體和離子通道等。生物膜不僅起著劃分和分隔細胞和細胞器的作用，還是進行許多重要生化反應和生命現象的場所，同時也是內外環境物質交換的屏障。此外，生物膜還與能量轉化、細胞內通訊、物質運輸和信號識別等生命活動密切相關。
除了在細胞結構中的基本作用外，生物膜還具有其他重要功能，例如：
分室作用，將細胞內部的不同區域分隔開，形成不同的微環境。
作為代謝反應的場所，許多生化反應在生物膜上進行。
控制物質交換，調節細胞內外物質的進出。
信號識別與轉導，生物膜上的受體和信號分子參與細胞內外的信號傳遞。
能量轉換，生物膜中的某些成分參與能量的轉換過程。
此外，生物膜在污水處理、土壤恢復和空氣淨化等領域也有廣泛套用。