Het celmembraan of plasmamembraan[1] is een biologische structuur die de binnenkant van een cel scheidt van de buitenkant. Celmembranen zijn opgebouwd uit een dubbele laag van fosfolipiden en bevatten sterolen die nodig zijn voor de beweeglijkheid en integriteit van de membraan. In een celmembraan zijn veel verschillende eiwitten verankerd die fysiologische reacties en transportprocessen verzorgen.
Celmembranen zijn semipermeabel, ofwel selectief doorlatend, voor ionen en sommige organische moleculen. Dit betekent dat cellen op een gecontroleerde wijze stoffen kunnen transporteren en vast kunnen houden. Celmembranen spelen een rol in een aantal belangrijke cellulaire processen, zoals het doorgeven van signalen en adhesie aan buurcellen. Daarnaast zijn ze een ankerpunt voor zowel de extracellulaire matrix als het intracellulaire cytoskelet.