חלבונים בקרום התא הינם קריטיים לתפקוד תא רגיל, וחלבוני הקרום מתחלקים לשתי קטגוריות עיקריות. חלבונים אינטגרלים חודרים באופן חלקי או מלא דרך הקרום, או במקרים מסוימים נקשרים חזק מאוד לחלבון אינטגרלי נוסף. חלבונים פריפראליים לא חוצים את הקרום, אלא מקושרים לקרום באינטראקציות חלשות יותר עם חלבונים אינטגרלים.חלבונים אינטגרלים הם בדרך כלל מולקולות אמפיפטיות. פירוש הדבר שהם מכילים אזורים הידרופיליים, שנמשכים למים, ואזורים הידרופוביים, שדוחים מים. האזורים ההידרופיליים של חלבון אינטגרלי הם בכוון החלק החיצוני של קרום התא, ופונים או אל הציטופלזמה שבתוך התא או אל הנוזל החוץ-תאי שבחוץ, בעוד האזורים ההידרופוביים נמצאים בקרבת הזנבות הליפידיים של הדו-שכבה הפוספוליפידית.חלבונים טראנסממברנלים, אחד מסוגי חלבון אינטגרלי המשתרע על כל קרום התא, הם לרוב בעלי תפקידים חשובים כנשאים של מולקולות או יונים דרך הקרום, או כקולטנים היוזמים מעבר מוגבר של אותות בתוך התא. חלק החלבון העובר דרך הקרום יכול להיות סליל אלפא יחיד, מספר רב של סלילי אלפא, או חבית בטא גדולה יותר בעלת נקבובית. לחלק מהחלבונים יש גם שרשרת ליפידית כדי לסייע בעגינה לקרום.חלבונים פריפריאליים מקיימים אינטראקציה עם הקרום על-ידי יצירת קשר עם חלבונים אינטגרלים, או על-ידי יצירת קשר עם מבנים אחרים הנמצאים בקרום. לרוב יש להם תפקידים חשובים בהעברת אותות בתוך התא, כך שהם צריכים להתנתק בקלות כדי לבצע את תפקידם.