Il sarcolemma svolge nelle cellule muscolari la stessa funzione della membrana plasmatica in altre cellule eucariote. Agisce come una barriera tra i compartimenti extracellulari e intracellulari, separando la fibra muscolare dall'ambiente circostante. La natura lipidica della membrana consente di separare i fluidi dei compartimenti intra ed extracellulari, visto che è selettivamente permeabile all'acqua, grazie ai canali delle acquaporine. Ciò consente di controllare la composizione dei compartimenti attraverso il trasporto selettivo attraverso la membrana. Le proteine di membrana, come le pompe ioniche, possono creare gradienti ionici consumando ATP, che può essere utilizzato per guidare il trasporto di altre sostanze attraverso la membrana (co-trasporto) o generare impulsi elettrici come i potenziali d'azione. Una caratteristica speciale del sarcolemma è che si dipana radialmente e longitudinalmente nel citoplasma della cellula muscolare formando tubuli membranosi all'interno della fibra detti tubuli trasversali (tubuli T). Su entrambi i lati dei tubuli trasversali vi sono le cosiddette cisterne terminali del reticolo endoplasmatico liscio che nelle cellule muscolari viene definito come reticolo sarcoplasmatico. Un tubulo trasversale circondato da due cisterne viene indicato come triade, e il contatto tra queste strutture si trova alla giunzione fra le bande A e I. La membrana ha anche ha la funzione di ricevere e condurre stimoli.