Eine Zellwand umgibt manche Bakterien, Pflanzenzellen und Pilzzellen. Sie liegt stets ausserhalb der Plasmamembran der Zelle.
Pflanzliche Zellwände
Pflanzliche Zellwände haben zwei Hauptfunktionen : Sie geben der Zelle Stabilität, und sie verhindern, dass die Zelle anschwillt, wenn Wasser eindringt. Pflanzliche Zellwände bestehen aus unlöslichen Zellulosefibern, die in eine Matrix aus Kohlehydraten (Pektine und Hemizellulosen) eingebunden sind. Die Zellwand ist gewöhnlich durchlässig für gelöste Stoffe; Ausnahmen sind Holz und Kork. Dort sind die Zellwände mit Ligin bzw. Suberin verschlossen.
Die primäre Zellwand, die von der Pflanzenzelle zuerst gebildet wird, besteht aus Zellulose-Mikrofibrillen, die kreuz und quer liegen und über Wasserstoffbrücken verbunden sind. Sobald die Zelle ihre maximale Ausdehnung erreicht hat, wird eine zweite Zellwand darunter erzeugt. Im Gegensatz zur primären Zellwand sind die Mikrofibrillen hier parallel angeordnet, und ihre Richung ändert sich leicht mit jeder neuen Schicht.
Zellwände benachbarter Zellen sind über ein Lamellum verbunden, das Magnesium und Calcium-Pektine enthält.
Bakterielle Zellwände
Bakterielle Zellwände werden überwiegend zum Schutz vor feindlichen Umgebungen oder gegen das Immunsystem von Wirten bei pathogenen Bakterien benutzt. Sie bestehen zum Teil aus Peptidoglycan, welches sich bei Gram-positiven Bakterien mit Hilfe der Gram-Färbung sichtbar machen läßt. Außerdem dienen bakterielle Zellwände dazu, den hohen osmotischen Druck zu kompensieren, der durch die hohe Konzentration löslicher Stoffe im Cytoplasma entsteht und bis zu 15 Atmosphären erreichen kann. Viele Antibiotika, darunter Penicillin und dessen Derivate, greifen die Zellwand von Bakterien an, um sie so zum "Platzen" zu bringen.
Zellwände bei Pilzen
Die Zellwände, die bei manchen Pilzen die Zellen umgeben, bestehen aus Chitin, welches auch dem Exoskelett von Insekten seine Härte verleiht. Ähnlich wie bei Pflanzen dienen die Zellwände auch hier der Versteifung, damit die Zellen ihre Form halten können.