外膜由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成，是一个不对称的双层膜结构。外膜内层与细胞膜的结构相似，但其外层则为脂多糖结构，与对称结构的细胞膜具有明显的差异。
少数G菌（脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌）的LPS结构不典型，其外膜糖脂含有短链分枝状聚糖，称为脂寡糖（Lipooligosaccharide,LOS），是这类细菌的重要毒力因子。LOS与哺乳动物细胞膜的鞘糖脂成分相似，从而细菌可逃避宿主免疫细胞的识别。
在G- 菌细胞膜和外膜的脂质双层之间有一空隙，约占细胞体积的20%～40%，称为周浆间隙（periplasmic space）。该间隙含有多种水解酶，例如蛋白酶、核酸酶、碳水化合物降解酶及作毒力因子的胶原酶、透明质酸酶和 β-内酰胺酶等，在细菌获得营养、解除有害物质毒性等方面有重要作用。
① 纳泄作用——选择性通透代谢物质
② 屏障作用——防止药物等毒性物质入内
③ 致病作用——LPS的脂类A有毒性作用
④ 抗原作用——特异多糖可分型、鉴定细菌
⑤ 受体作用——有噬菌体、性菌毛和细菌素的受体
脂质A（无种属特异性）、核心多糖（属特异性）和特异多糖（种特异性）构成
外膜由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成，是一个不对称的双层膜结构。外膜内层与细胞膜的结构相似，但其外层则为脂多糖结构，与对称结构的细胞膜具有明显的差异。
特异多糖（specific polysaccharide）是革兰氏阴性菌的菌体抗原（O抗原）。特异多糖如果丢失，细菌即丧失O抗原，同时从光滑型（smooth type, S type）变为粗糙型（rough type,R type））。
脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）位于外膜的外层，由脂质A、核心多糖和特异多糖构成。G- 菌的细胞壁脂多糖具有毒性，也称为内毒素（endotoxin）。
在G- 菌细胞膜和外膜的脂质双层之间有一空隙，约占细胞体积的20%～40%，称为周浆间隙（periplasmic space）。该间隙含有多种水解酶，例如蛋白酶、核酸酶、碳水化合物降解酶及作毒力因子的胶原酶、透明质酸酶和 β-内酰胺酶等，在细菌获得营养、解除有害物质毒性等方面有重要作用。