由于细胞外膜和内膜的分隔作用，使人们不能直接获得亚细胞结构和功能分子，需要进行细胞裂解。细胞裂解导致的渗透压变化及多种水解酶的释放，能够破坏细胞器，失活甚至降解细胞的功能分子，因此需在裂解液中加入渗透压维持剂和蛋白酶抑制剂等成分。尽可能保护各种亚细胞结构固有的功能和细胞功能分子的活性，是细胞裂解的基本原则。

使用物理的方法裂解细胞可以避免损伤亚细胞结构，如低渗透压、超声振荡、强制通过微孔、机械破碎或研磨等。这些方法使细胞膜及内质网膜等破裂成为断片，断片立即自我封闭形成小泡，而细胞内的各种亚细胞结构如细胞核、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体等基本不受损伤。常常把由内质网形成的小泡称做微粒体(microsome)。这些膜性成分与细胞的蛋白、核酸、多糖、离子等功能性分子悬浮在细胞裂解液中，形成浓稠的匀浆(homogenate)。

去垢剂能够溶解细胞的膜性结构，并且破坏蛋白分子之间的疏水相互作用，提高蛋白的溶解性，常用于细胞裂解。去垢剂包括离子型（如阴离子去垢剂十二烷基磺酸钠，SOS)、非离子型（如TritonX-100 和NP-40)和兼性离子型（如CHAPS)等几类。

• 离子型去垢剂对膜的溶解作用强，细胞裂解充分，但易引起蛋白质变性；
• 非离子型去垢剂作用温和，对细胞裂解不彻底，但在适当浓度下可以选择性地抽提细胞质蛋白，不影响蛋白的等电点，常用于双向电泳样品制备中
• 兼性离子型去垢剂不影响蛋白的等电点，常用于双向电泳样品制备

一般根据样品来源和实验目的的不同，单独或联合使用多种类型的去垢剂。

尿素、盐酸肌、异硫氰酸胍等离液剂(chaotropic agent)也广泛应用于细胞裂解。但它们对蛋白和膜脂具有较强的变性作用，常用于无需保持蛋白活性的样品制备和细胞DNA和RNA的抽提中。