Роль плазмолеммы в защите и обмене веществ клетки заключается в выполнении следующих функций:

1. Барьерная. 12 Препятствует проникновению воды и растворённых в ней веществ, а также крупных молекул и частиц, предохраняя внутреннюю среду клетки. 1
2. Транспортная. 12 Обеспечивает поступление и выведение различных веществ в клетку и из клетки, поддерживая разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны. 3 Вещества могут проходить через плазмолемму несколькими способами, например:

• Путем простой диффузии (для мелких молекул, из области их высокой концентрации в зону их низкой концентрации). 4 Этот способ переноса характерен для воды, кислорода, углекислого газа и ряда ионов. 4
• Путем облегчённой диффузии (избирательный перенос некоторых ионов с помощью трансмембранных белков ионных каналов и белков-переносчиков). 4
• Путем активного транспорта с затратой энергии, против градиента концентрации (для глюкозы, аминокислот), с помощью белков-транспортеров. 4
• Крупные молекулы или частицы могут проходить через плазмолемму путём эндоцитоза (поступление веществ внутрь клетки) или экзоцитоза (выход веществ из клетки в окружающую среду). 4