Трансмембранный белок — мембранный белок, который насквозь пронизывает липидный бислой, в котором он постоянно находится. Трансмембранные белки плотно закрепляются в мембране при помощи специального класса липидов, называемых кольцевая липидная оболочка. Многие из этих белков выполняют транспортную функцию, позволяя специфическим веществам пересекать биологическую мембрану, чтобы попасть внутрь клетки или же напротив, не давая им покинуть её пределов.

В водном растворе трансмембранные белки слипаются и выпадают в осадок. Для их экстракции требуется использовать детергенты или неполярные растворители, хотя некоторые из них (имеющие структуру бета-бочонка) можно экстрагировать, используя денатурирующие агенты. Все трансмембранные белки являются интегральными белками мембраны, но не все интегральные белки являются трансмембранными.