Die Zellwand ist eine extrazelluläre Organelle, die bei Pflanzen, Pilzen und Bakterien für Stabilität und Schutz vor äußeren Einflüssen sorgt. Je nach Lebensform variiert der Hauptbestandteil der Zellwand erheblich. Bei Pflanzen bestehen die Zellwände zum größten Teil aus Zellulose, bei Pilzen aus Chitin und bei Bakterien aus Murein. All diese organischen Verbindungen werden als Polysaccharide (Mehrfachzucker) bezeichnet und bestehen im Wesentlichen aus Kohlenhydraten, die der Zelle letztlich ihre Stabilität verleihen.

Nur die oben genannten Organismen verfügen über Zellwände. Menschen und Tiere besitzen keine Zellwand. Ihre Zellen werden von einer Zellmembran umschlossen, die meist aus einer Lipiddoppelschicht besteht und nur für bestimmte Stoffe (Semipermeabilität) durchlässig ist.

Auf dieser Abbildung sind einige E. coli Bakterien abgebildet. Dabei befindet sich die Zellwand nicht ganz außen, sondern wird von der sogenannten Glykokalyx, einer schleimigen Kapsel, umhüllt. Erst unter der Glykokalyx befindet sich die eigentliche Zellwand.

 
Der innnere Aufbau der Zellwand umfasst mehrere Schichten, die fest miteinander verbunden, aber durch Intermediärfilamente unterbrochen sind. Beim mikroskopischen "Querschnitt" durch eine Zellwand treten die Mittellamelle, die Primärwand un die Sekundärwand hervor. Alle diese Medien werden durch die Tertiärwand nach außen hin abgeschlossen.
Bei der weiteren Untersuchung des Feinbaus der Zellwände zeigt sich, dass zwischen der primären und der sekundären Wand eine sogenannte Mittellamelle zwischengeschaltet ist. Diese weist extrem kleine Poren bzw. Plasmodesmen (nur bei Pflanzenzellen!) auf, welche eine gewisse Wasserdurchlässigkeit unterstützen. Die Plasmodesmen werden außerdem genutzt, um eine Verbindung zwischen gleichartigen Zellen in einem Zellverbund herzustellen. Diese Voraussetzung ist wichtig, damit die Zellen Wasser und Nährstoffe untereinander austauschen können.

Die Zellwand besitzt für die Zelle mehrere unverzichtbare Funktionen: Sie schützt das Protoplasma vor der Zerstörung und bewirkt eine Stabilisierung der Zellform.
Durch den Abschluss mit einer leicht dehnbaren Membran ist es außerdem möglich, auf die Ausdehnung des Zellkörpers zu reagieren, wenn etwa zu viel Wasser aufgenommen wurde. Ansonsten könnte es passieren, dass die Zellwand reißt und die Organellen ausgespült werden. Das wäre gleichbedeutend mit dem Zelltod.
Über die Zellwand ist die Zelle außerdem in der Lage, eine den Stoffwechsel regulierende Aufgabe zu erfüllen. Die Zellwände sind halbdurchlässig und tragen somit zur Steuerung des osmotischen Druckes bei. Durch Aufrechterhaltung und Aufbau des Wanddruckes, bewahren Zellwände die Zellen auch bis zu einem gewissen Grad vor Austrocknung.
Die Ausbildung der sekundären Zellwand wird erst dann gestoppt, wenn die Zelle das Wachstum eingestellt hat. Die Mikrofibrillen liegen dann parallel übereinander und es kommt zu einer zunehmenden Einlagerung von stabilisierenden Ligninen (nur bei Pflanzenzellen!).