Las proteínas de membrana se dividen en varias categorías amplias según su ubicación.
Dichas proteínas pueden separarse de las membranas biológicas solo usando detergentes, disolventes apolares o, a veces, agentes desnaturalizantes.
Se pueden clasificar según su relación con la bicapa: Las proteínas periférica de membrana se unen temporalmente a la bicapa lipídica o a las proteínas integrales mediante una combinación de interacciones hidrófobas, electrostáticas y otras interacciones no covalentes.
Las proteínas periféricas se disocian después del tratamiento con un reactivo polar, como una solución con un pH elevado o altas concentraciones de sal.
Las proteínas integrales y periféricas se pueden modificar postraduccionalmente, con adición de ácido graso, diacilglicerol[6] o cadenas de prenilo, o GPI (glicosilfosfatidilinositol), que puede estar anclado en la bicapa lipídica.
En los seres humanos, el pensamiento actual sugiere que el 30% del genoma codifica proteínas de membrana.