根据蛋白分离的难易及在膜中分布的位置,膜蛋白基本可分为两大类：外在膜蛋白和内在膜蛋白.外在膜蛋白约占膜蛋白的20％～30％,分布在膜的内外表面,主要在内表面,为水溶性蛋白,它通过离子键、；氢键与膜脂分子的极性头部相结合,或通过与内在蛋白的相互作用,间接与膜结合；内在蛋白约占膜蛋白的70％～80％,是双亲媒性分子,可不同程度的嵌入脂双层分子中.有的贯穿整个脂双层,两端暴露于膜的内外表面,这种类型的膜蛋白又称跨膜蛋白.内在膜蛋白露出膜外的部分含较多的极性氨基酸,属亲水性,与磷脂分子的亲水头部邻近；嵌入脂双层内部的膜蛋白由一些非极性的氨基酸组成,与脂质分子的疏水尾部相互结合,因此与膜结合非常紧密.
还有一种分类法：1.膜整连蛋白（内外都有）,功能有跨膜运输,受体介导体的信号转换,免疫反应等.2.膜外周蛋白（内外都有）,有连接作用.3.脂锚定蛋白.作用是信号传导.