O tamanho das células varia muito entre e dentro dos organismos. Por exemplo, as bactérias mais pequenas têm 0,1 micrómetros (μm) de diâmetro—cerca de mil vezes menor do que muitas células eucarióticas. A maioria das outras bactérias são maiores do que essas minúsculas—entre 1-10 μm—mas ainda tendem a ser menores do que a maioria das células eucarióticas, que normalmente variam de 10 a 100 μm.
Maior não é necessariamente melhor quando se trata de células. Por exemplo, as células precisam receber nutrientes e água através da difusão. A membrana plasmática ao redor das células limita a taxa com que esses materiais são trocados. Células menores tendem a ter uma relação de área de superfície e volume mais alta do que as células maiores. Isto porque as mudanças no volume não são lineares às mudanças na área de superfície. Quando uma esfera aumenta de tamanho, o volume cresce proporcionalmente ao cubo do seu raio (r3), enquanto que a sua área de superfície cresce proporcionalmente apenas ao quadrado do seu raio (r2). Portanto, células menores têm relativamente mais área de superfície em comparação com seu volume do que células maiores com a mesma forma. Uma área de superfície maior significa mais área da membrana plasmática por onde os materiais podem passar para dentro e para fora da célula. As substâncias também precisam viajar dentro das células. Assim, a taxa de difusão pode limitar processos em células grandes.
Os procariotas são muitas vezes pequenos e dividem-se antes de enfrentarem limitações devido ao tamanho da célula. Células eucarióticas maiores têm organelos que facilitam o transporte intracelular. Além disso, mudanças estruturais ajudam a superar limitações. Algumas células que precisam trocar grandes quantidades de substâncias com o ambiente desenvolveram extrusões longas e finas que maximizam a relação superfície/volume. Um exemplo dessas estruturas são os pêlos radiculares das células vegetais que facilitam a ingestão de água e nutrientes. Portanto, o tamanho da célula e a relação superfície/volume são fatores cruciais na evolução das características celulares.
