Agar berfungsi dengan baik dan tetap sehat, sel harus menyerap nutrisi tertentu dan zat lain. Banyak molekul yang diperlukan untuk kesehatan sel, termasuk protein dan nutrisi lainnya, terlalu besar untuk melewati membran sel, sehingga sel bergantung pada proses yang disebut endositosis untuk menyerap zat-zat ini. Endositosis memungkinkan sel untuk mengelilingi molekul vital dengan membran selnya, sehingga menyerapnya ke dalam tubuh sel.
Selama endositosis, sebagian membran sel mengelilingi zat yang akan diserap, membentuk kantong yang menonjol ke bagian dalam sel. Membran ini kemudian menutup di sekitar zat, menciptakan vesikel yang disebut endosom atau fagosom yang kemudian bermigrasi ke dalam sitoplasma sel. Endosom mengirimkan isinya ke struktur lain di dalam sel yang disebut lisosom. Endosom dan lisosom bergabung bersama, memungkinkan proses pencernaan terjadi di dalam lisosom. Proses serupa, yang disebut eksositosis, terjadi secara terbalik untuk mengeluarkan zat dari bagian dalam sel.
Tergantung pada jenis zat yang diserap, endositosis dapat disebut dengan istilah yang berbeda. Fagositosis melibatkan penyerapan sel dari bahan padat, dan dalam pinositosis, sel menyerap cairan. Macropinocytosis juga menyerap cairan, tetapi juga sering membawa material padat pada saat yang bersamaan. Banyak virus mengeksploitasi makropinositosis untuk memasuki sel. Virus merangsang sel untuk menyerap cairan ekstraseluler, kemudian melakukan perjalanan ke dalam sel bersama dengan cairan.
Endositosis yang dimediasi clathrin menggunakan reseptor khusus untuk menarik dan menyerap bahan tertentu seperti lipoprotein dan antibodi. Dalam endositosis yang dimediasi clathrin, sel membentuk lubang, atau caveolae, pada membran luar. Lubang ini dilapisi dengan reseptor. Ketika lubang tersebut terisi dengan lipoprotein atau molekul lain yang dimaksudkan untuk menempel pada reseptor yang ada, area lubang tersebut membentuk vesikel dan diserap ke dalam sel. Sebagian besar sel memiliki caveolae pada permukaan membrannya, tetapi beberapa, terutama neuron, atau sel saraf, tidak memilikinya.
Endositosis juga berfungsi sebagai mekanisme pertahanan terhadap bakteri dengan menyerap bakteri ke dalam sel, kemudian menghancurkannya di dalam liposom. Bakteri seperti bakteri salmonella memperpendek proses ini dengan memproduksi protein yang membuat fagosom tidak mungkin menyatu dengan liposom. Tuberkulosis menyebar melalui sel dengan cara yang sama. Dalam kondisi normal, fagosom dilapisi dengan protein yang mengandung triptofan-aspartat, yang dihilangkan ketika fagosom dan lisosom menyatu. Bakteri tuberkulosis mencegah protein mantel dikeluarkan sehingga fagosom tidak dapat menyatu dengan lisosom.