载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）或转运器（transporter）。能够与特异性溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧

载体蛋白在膜的一侧与离子特异性地结合，形成不稳定载体——离子复合物，然后在膜的另一侧把离子释放出来，而载体又回到原来一侧。细胞膜上一定的蛋白质，可以使一定的离子通过。例如，用人工膜进行实验时，在一般情况下，钾离子不能从高浓度的一侧穿过人工的脂质双层膜（磷脂双分子层），扩散到低浓度的一侧。但是，如果在这脂质双层膜上，加入少量的缬氨霉素（一种抗生素），则钾离子便可以通过，而其他离子不能。这是由于缬氨霉素与钾离子有特异的亲和力，并且在这种蛋白质结构内部有适合该离子的通道。细胞膜上的这种蛋白质叫做离子载体。缬氨霉素就是钾离子载体。葡萄糖进入红细胞，是因为在红细胞上有一种蛋白质，它与被运输物质葡萄糖有特异的亲和力，当这种蛋白质与葡萄糖结合时，引起了它的构象变化，从而使葡萄糖通过细胞膜而进入细胞。

糖、氨基酸，核苷酸等水溶性小分子一般由载体蛋白运载。少数情况下也可能载体与被转运分子的复合物发生180°旋转，从而把该分子送到膜的另一侧。

载体蛋白运输物质的动力学曲线具有“膜结合酶”的特征，运输速度在一定浓度时达到饱和。但载体蛋白不是酶，它与被运载分子不是共价结合，此外它不仅加快运输速度，也增大物质透过质膜的量。载体蛋白与运载分子有特异的结合位点，能被竞争性抑制物占据，非竞争性抑制物亦可与载体蛋白在结合位点之外结合，改变其构象，阻断运输。此外，载体蛋白还对pH有一定依赖作用。

载体蛋白的运输具有专一性和饱和性，专一性指一种载体蛋白在细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质；饱和性指细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快。