Membran sel (bahasa Inggris: cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) adalah membran semipermeabel[1] pada sebuah sel yang mengelilingi dan membungkus isi sitoplasma dan nukleoplasma. Membran sel memisahkan sel dari cairan interstitial (komponen utama dari cairan ekstraseluler) di sekitarnya.[2][3] Pembentukan membran sel dilakukan dengan bahan dasar berupa lipoprotein yang dibentuk oleh lemak dan protein.[4] Membran ini terdiri atas lipida dwilapis, termasuk kolesterol (komponen lipid) yang berada di antara fosfolipid untuk mempertahankan fluiditasnya pada berbagai suhu. Membran sel juga mengandung protein membran, termasuk protein integral yang melintasi membran (berfungsi sebagai transporter membran) dan protein perifer yang secara longgar menempel pada sisi luar (perifer) membran sel, yang bertindak sebagai enzim yang membentuk sel.[5] Membran sel mengontrol pergerakan zat ketika masuk dan keluar dari sel dan organel. Dengan cara ini, ia secara selektif dapat ditembus ion dan molekul organik.[6] Selain itu, membran sel terlibat dalam berbagai proses seluler seperti adhesi sel, konduktivitas ionik, dan persinyalan sel, serta berfungsi sebagai permukaan tempat melekatnya beberapa struktur ekstraseluler, termasuk dinding sel, lapisan karbohidrat yang disebut glikokaliks, serta jaringan intraseluler dari serat protein yang disebut sitoskeleton. Dalam bidang biologi sintetik, membran sel dapat dirakit kembali secara artifisial.[7][8][9]