Proteinele purtătoare permit, dar limitează, difuzia particulelor pe o membrană celulară care este impermeabilă pentru ele. Sunt un tip important de proteină utilizat în difuzie facilă, cealaltă fiind proteine canale. Spre deosebire de proteinele canalului care rămân deschise pentru trecerea particulelor, proteinele purtătoare sunt deschise doar pe o singură parte la un moment dat, acceptând o singură particulă, închizând pe această parte și deschizând pe cealaltă parte.
Proteinele transportoare sunt molecule foarte importante încorporate în membranele celulelor. Există multe tipuri de molecule și ioni, inclusiv molecule mari, polar sau încărcate, care nu pot trece prin membrana celulară. În difuzia facilă, aceste particule se află într-o concentrație mai mică la destinația dorită decât pe partea lor originală a membranei și astfel se mișcă spontan prin proteinele purtătoare.Proteinele transportoare sunt, de asemenea, utilizate în transportul activ în care particulele se deplasează într-o zonă cu o concentrație mai mare. În aceste cazuri, proteinele purtătoare necesită energie pentru a mișca particulele intenționate. Această energie provine de obicei din ATP, deși poate proveni și din mutarea unei alte particule de la o concentrație mai mare la o concentrație mai scăzută sau, în anumite bacterii, prin utilizarea directă a energiei solare. Ambele proteine transportoare și proteine canale sunt în general proiectate să transporte doar un tip de particule.
