细胞质膜并不是细胞的最外边界，各类细胞在细胞质膜外还附有一些物质和结构，这是在长期进化中形成的。细胞表面（cell surface）就是指包围在细胞质外层的一个复合结构体系，是细胞与外界环境物质相互作用并产生各种复杂功能的部位。是细胞与细胞外环境的边界，是一个具有复杂结构的多功能体系。在结构上以细胞质膜为主体，包括细胞质膜外层细胞外被（cell coat）和细胞质膜内侧的胞质溶胶（cytosol）。广义上的细胞表面还包括细胞连接和其他一些特化结构。动、植物细胞间的连接结构、细菌与植物细胞的细胞壁以及表面的特化的结构，如鞭毛等都可看成是细胞表面结构的组成部分。

细胞表面除了提供细胞一个合适的微环境外，细胞表面的特异分子还能接受外环境来的信号，引起细胞一系列反应。多细胞动物中细胞与细胞、细胞与基质按一定的排列形成组织，亦与细胞表面有关。

细胞表面由三部分组成：①细胞表层，即质膜的内部蛋白和糖脂伸出于脂双层外侧的部分，②牢固地粘着在细胞表层上的物质，③细胞外物质。

电子显微镜下可看到质膜外侧有薄薄的染色较深的物质，这就是细胞表层。细胞表层一般较为平坦，亦有凹凸不平处。肠上皮细胞刷状缘中的细胞表层呈绒毛状。细胞胞饮时表层出现凹陷。巨噬细胞改变形状时，常常伸出伪足。

细胞表层中有细胞膜受体，位于脂双层外侧，它们能特异地与配体结合。一些受体与来自血流中的相应多肽激素结合后，能通过质膜中的其他分子改变细胞质中某些分子的浓度（如环腺苷酸）从而引起生物效应。另一些受体与相应的神经递质结合，能使膜通道开启，改变膜电位或促进细胞分泌。这样引起的生物效应是受体而不是配体引起的，因为配体并不进入细胞，而且能与受体结合的其他物质，如抗体，亦能引起同样的生物效应。有一些配体，例如运输蛋白中的低密度脂蛋白、生长调节因子中的上皮生长因子、毒素中的白喉毒素，在与相应的受体结合后，能一起进入细胞，然后，配体与原先的受体分开，再在细胞内起反应。吞噬细胞能与细菌结合，并将细菌吞进细胞。细胞与病毒结合后，即被感染。细胞有趋化性。白细胞向伤口处迁移，细菌向营养物运动，都是因为它们表面有相应的受体。细胞间识别亦是通过细胞表层分子的相互作用来实现的。淋巴细胞能识别来自另一个体的细胞并将它消灭掉，是因为它们的组织相容性抗原不同。相邻细胞间的粘着是通过细胞粘着分子的相互联接来实现的。

粘附物质厚薄不一。大多数细胞上的只有20～30纳米。肠上皮细胞近心端上的可达几百纳米，其中还有丝状结构。粘附物质主要由细胞分泌的含糖大分子组成，经重金属染色后，能在电子显微镜下显示出来，但与细胞表层的界限难于划清。因此，有人将这两层统称糖被。

粘附物质是细胞外微环境的重要组成部分，其中的含糖物质，如唾液酸和透明质酸带有电荷，能吸附离子以保持微环境中的电荷和酸碱度的恒定，这对发挥质膜上酶的活性和细胞的活动都是有利的。许多脊椎动物的毛细血管周围，特别是肾小球周围的粘附物质对分子的通过起着过滤作用。

细胞外物质是由细胞分泌并沉积在细胞周围的物质，其中包括纤维连接蛋白、胶原、血纤维蛋白、肝素、透明质酸、蛋白多糖等大分子，它们亦可以聚合物的形式存在；细胞外物质亦可形成结构，例如基底膜、细胞壁等。

细胞外物质对细胞的固着、分化等都有作用。纤维接连蛋白的某些区段能与细胞外物质中其他分子，如胶原、透明质酸的相应区段联结形成网架；另一些由几个特定氨基酸按一定次序排列的区段，与细胞表面中的特定分子联结，从而将细胞固着。在胚胎发育过程中，细胞外物质能影响细胞的分化。细胞接受信息后，经过传导和解释在形态上出现分化。细胞亦能在基质上按一定的形式运动而出现形态建成。所以，细胞外物质虽然是细胞分泌的产物，但反过来又对细胞产生影响。