植物や酵母などの細胞および細菌細胞の細胞膜の外側をおおう機械的に強い構造体である。光学顕微鏡でも観察できる。植物や酵母においても細菌においても糖が多数結合してできる多糖類が主成分である。
　細菌の場合、２種類の糖が交互につながった長い多糖の鎖の間を特別なアミノ酸からなる短いペプチドの鎖がつなぐ網状の構造をとる。すなわち、細菌の細胞壁は、細胞全体をおおう袋状の構造のすべてが共有結合でつながった分子量数十億の巨大分子と見なせる。この分子の形が細胞の形を決めているので、細胞分裂のさいには古い細胞壁の分解と新しい細胞壁の合成が適切な場所で順序よく進行する必要がある。ペニシリンをはじめとする抗生物質には細胞壁合成反応を妨げるものが多い。