包在細胞膜外面的壁。植物細胞、原核細胞和真菌細胞特有的結構，具有保護和支援作用，並與植物細胞的吸收、蒸騰和物質的運輸有關（圖1）。
圖1 細胞壁顯微照片
多細胞植物的細胞壁分為3層，即
新細胞壁的形成是在細胞分裂末期的赤道面上，分裂的母細胞先形成成膜體。在染色體分向兩極時，高爾基體分離出的小泡與微管集合在赤道面上成為細胞板。新的多糖物質沉積在細胞板上就逐漸形成胞間層。其後細胞內合成一些纖維素組成微纖絲沉積在胞間層的兩側，就出現瞭初生壁。當細胞成熟停止生長以後，一層層新的纖維素和半纖維素以及木質素陸續添加在初生壁上，就建成瞭次生壁。初生壁每添加一層，微纖維排列的方向就可不同（縱向或橫向），形成瞭不規則的交錯網狀，稱為多網生長。這樣加厚的結果，使整個植物體的機械支持有瞭基礎。植物的有些細胞不形成次生壁，初生壁即為細胞的永久細胞壁。
單細胞的原核生物，真菌和藻類的細胞壁沒有胞間層。有些藻類的細胞壁結構特殊，如矽藻的細胞壁是由上殼和下殼套合而成的。
圖2 細胞壁的胞間層、初生壁和三層次生壁
細胞壁的化學組成：不同的生物細胞壁的化學組成也有所不同，植物細胞胞間層基本上是由果膠質組成，如果植物組織中的果膠質用果膠酶分解掉，細胞就會離散。初生壁是由水、半纖維素、果膠質、纖維素、蛋白質和脂類組成。
次生壁的主要成分也是半纖維素和纖維素，果膠質很少。其後木質素沉積在其上，開始不同程度的木質化。有些植物的莖、葉的表皮細胞壁分別出現有角質化、蠟質化和木栓化，其中含有角質、蠟質和木栓質，都是由脂肪酸組成的高度聚合的化合物，這些富於脂肪性物質的細胞壁，水分和氣體都不能透過，可以很好地防止水分蒸騰，阻止不良氣體和寄生物入侵植物體內。在禾本科植物的莖稈表皮細胞壁含有矽，也有保護作用。
原核生物如細菌和藍藻的細胞壁的化學成分與一般植物細胞差異明顯，它們的主要成分是肽聚糖；真菌細胞壁的化學成分中除有些種類也含纖維素外，大多為幾丁質、β葡萄糖等；矽藻細胞壁的主要成分為矽質等。