Hücreler, içinde bulundukları ortamla sürekli etkileşim halindedir. Seçici geçirgen olan hücre zarı, bulunduğu ortamdan yaşamı için ihtiyaç duyduğu maddeleri alırken, dışarıya hücre atıklarını bırakır. Madde alışverişi sırasında oksijen, karbondioksit, amino asitler, su, mineraller, glikoz, gliserol, yağ asitleri ve alkol hücre zarından rahatça geçerken, proteinler, nişasta, yağ ve büyük karbonhidratlar hücre zarından geçemezler. Böylelikle hücre, kararlı iç dengesini korumayı başarır. Hücre zarındaki madde alışverişi sırasında elektriksel, mekaniksel ve hormonal bazı etmenler, hücre zarının geçirgenliğini etkilerken, zar yapısındaki farklılıklar ve dış faktörler de zardan geçiş hızları üzerinde etkilidir.

Hücre zarında harcanan enerji, yani ATP'ye göre madde alışverişi aktif ya da pasif olarak adlandırılır.

Pasif taşıma, hücre zarında basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve osmoz şeklinde gerçekleşir. Difüzyon, bir maddenin çok olduğu (yoğun olduğu) ortamdan az olduğu ortama doğru hareket etmesine denir. Difüzyon sırasında enerji harcanmaz, enzim kullanılmaz ve denge sağlanana kadar devam eder. Basit difüzyonda, madde çok yoğun olduğu taraftan az yoğun olduğu tarafa denge halini sağlayana kadar kendi kinetik enerjilerini kullanarak geçiş yapar. Kolaylaştırılmış difüzyon, basit difüzyon sırasında hücre zarından geçemeyen hücre için yararlı maddelerin kendilerine özel protein kanallarından hücre zarına geçiş yapmasıdır. Kolaylaştırılmış difüzyon, basit difüzyona nazaran daha hızlı gerçekleşir. Enzimler aracılığıyla madde geçişi sağlanır. Osmoz ise su ve benzeri çözücülerin difüzyonudur; osmoz sırasında su, çok olduğu yerden az olduğu yere doğru hareket eder. Bir hücre kendinden daha az yoğun bir ortama girdiğinde suyu absorbe eder; hücrenin bu emme gücü ozmotik basınç olarak ifade edilir. Osmozda suyun taşınması sırasında ATP gerekmez; su, çok yoğun olduğu yerden az yoğun olduğu yere kendi kinetik enerjisini kullanarak geçiş yapar. Pasif taşıma hem canlı hem de cansız hücrelerde gerçekleşebilir.

Aktif taşıma, endositoz ve ekzositoz şeklinde gerçekleşir. Aktif taşıma sırasında enerji harcanır ve enzim kullanılır. Aktif taşıma, pasif taşımayla kıyaslandığında sadece canlı hücrelerde görülür. Hücrede taşıyıcı moleküller bulunur ve denge sağlama amacı yoktur. Endositoz, hücre zarından geçemeyecek kadar büyük olan maddelerin ceplerle içeri alınmasıdır. Bu ceplere dolan besin maddeleri, hücre içine doğru ilerleyerek besin kofulu şeklinde sitoplazmaya bırakılır. Kofuldaki besin maddesi, lizozomlardaki enzimler aracılığıyla parçalanır. Endositoz sırasında enerji harcanır, enzimler kullanılır ve bitki hücreleri gibi çeperli hücrelerde görülmez. Tek hücrelilerde ve akyuvarlarda çok görülür. Hücrede canlılık belirtisidir. Endositoz sırasında hücre zarı azalır, hücrenin içeriği artar. Fagositoz ve pinositoz olmak üzere iki şekilde gerçekleşir. Fagositozda katı maddeler hücre içine alınırken, pinositoz sırasında sıvı besin maddeleri hücre içine alınır. Ekzositozda ise hücre içine alınan ve hücrenin metabolizması için gereken besinler kullanıldıktan sonra ortaya çıkan atıklar hücre dışına atılır. Bu atıklar, boşaltım kofulu ve Golgi aygıtı yardımıyla yapılır. Bitki ve hayvan hücrelerinde görülür. Tatlı sularda yaşayan bazı tek hücreli canlılar, hücre içindeki fazla suyu ekzositoz yoluyla boşaltır. Ekzositoz sırasında hücre zarı artar, hücrenin içeriği azalır.