Hücrelerin boyutu, organizmalar arasında ve içinde büyük farklılıklar gösterir. Örneğin, en küçük bakterilerin çapı 0,1 mikrometredir (μm); birçok ökaryotik hücreden yaklaşık bin kat daha küçük. Diğer bakterilerin çoğu bu küçük bakterilerden daha büyüktür — 1—10 μ m arasında — ancak yine de tipik olarak 10—100 μm arasında değişen çoğu ökaryotik hücreden daha küçük olma eğilimindedirler.
Konu hücreler olduğunda daha büyük olmak her zaman daha iyi değildir. Örneğin, hücrelerin difüzyon yoluyla besin ve su alması gerekir. Hücreleri çevreleyen plazma zarı, bu malzemelerin değiş tokuş oranını sınırlar. Daha küçük hücreler, daha büyük hücrelere göre daha yüksek bir yüzey alanı bölü hacim oranına sahip olma eğilimindedir. Bunun nedeni, hacimdeki değişikliklerin yüzey alanındaki değişikliklere doğrusal olmamasıdır. Bir kürenin boyutu büyüdüğünde, hacim kendi yarıçapının küpüyle orantılı olarak büyürken (r 3 ), yüzey alanı yalnızca yarıçapının karesiyle orantılı olarak büyür (r 2 ). Bu nedenle, daha küçük hücreler, aynı şekle sahip daha büyük hücrelere göre hacimlerine kıyasla nispeten daha fazla yüzey alanına sahiptir. Daha geniş bir yüzey alanı, malzemelerin hücreye girip çıkabileceği plazma zarının daha fazla alanı anlamına gelir. Maddelerin ayrıca hücreler içinde dolaşması gerekir. Dolayısıyla, difüzyon hızı büyük hücrelerdeki süreçleri sınırlayabilir.
Prokaryotlar genellikle küçüktür ve hücre boyutu nedeniyle sınırlamalarla karşılaşmadan bölünürler. Daha büyük ökaryotik hücreler, hücre içi taşımayı kolaylaştıran organellere sahiptir. Ayrıca, yapısal değişiklikler sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olur. Çevre ile büyük miktarlarda madde alışverişi yapması gereken bazı hücreler, yüzey alanı bölü hacim oranını en üst düzeye çıkaran uzun, ince ekstrüzyonlar geliştirmiştir. Bu tür yapılara bir örnek, su ve besin alımını kolaylaştıran bitki hücrelerinin kök kıllarıdır. Bu nedenle, hücre boyutu ve yüzey alanı bölü hacim oranı, hücresel özelliklerin evriminde çok önemli faktörlerdir.
