Η πυρηνική μεμβράνη είναι ένα στρώμα ημιπερατής μεμβράνης πρωτεΐνης που χωρίζει τον πυρήνα από το κυτταρόπλασμα στους περισσότερους ευκαρυώτες. Παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των βιοχημικών διεργασιών που συμβαίνουν τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα.
Η πυρηνική μεμβράνη αποτελείται από μια διπλή στοιβάδα λιπιδίων στην οποία οι υδρόφοβες περιοχές των πρωτεϊνών που διαπερνούν τη μεμβράνη αλληλεπιδρούν με τα λιπίδια. Οι πρωτεΐνες της πυρηνικής μήτρας (πυρηνικά σώματα) σχηματίζουν ένα πλαίσιο και συγκρατούν στη μήτρα όλα τα ένζυμα που σχετίζονται με αυτές και εξασφαλίζουν την τοποθέτηση των χρωμοσωμάτων. Η πυρηνική μεμβράνη περιέχει έναν αριθμό πρωτεϊνών και ρυθμιστικών δομών που ελέγχουν τη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης και της χρωμοσωμικής διαίρεσης (μίτωση), τη διάδοση της γενετικής πληροφορίας μέσω της αντιγραφής του DNA, τις διαδικασίες μεταγραφής και μετάφρασης RNA κ.λπ. Αυτό σημαίνει ότι κέντρο ελέγχου τέτοιων θεμελιωδών πτυχών της βιολογίας όπως η μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών, η ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και η κυτταρική δραστηριότητα. Η εξωτερική επιφάνεια της πυρηνικής μεμβράνης καλύπτεται με γλυκοπρωτεΐνες, οι οποίες εξασφαλίζουν τη σταθερότητα της μεμβράνης και την αντίληψή της για τα εξωκυτταρικά σήματα. Τα μόρια Integra συνδέονται στο εξωτερικό άκρο της πυρηνικής μεμβράνης.