Zellpolarität bezieht sich auf die den Zellen innewohnende Asymmetrie, entweder in ihrer Form, Struktur oder Organisation der Zellbestandteile. Die meisten Epithelzellen, wandernden Zellen und sich entwickelnden Zellen benötigen eine Form der Zellpolarität für ihre Funktion. Diese Zellen erhalten Informationen über ihre Umgebung durch extrazelluläre biochemische und mechanische Hinweise und setzen diese Informationen in die Polarität der Plasmamembran, der damit verbundenen Proteine und der Organisation des Zytoskeletts um. Einmal etabliert, wird die Zellpolarität durch Transzytose aufrechterhalten, bei der Vesikel falsch lokalisierte Membranproteine zu den richtigen Regionen in der Plasmamembran transportieren. Darüber hinaus wird die Asymmetrie durch enge Verbindungen (tight junctions), die als „Zäune“ gegen Transmembrandiffusion wirken, aufrechterhalten. Daher spielt die Mechanobiologie eine wesentliche regulatorische Rolle sowohl bei der Etablierung als auch bei der Aufrechterhaltung der Zellpolarität.
Epithelzellen werden entlang der apikal-basalen Achse polarisiert. Die apikale Membran ist dem Lumen zugewandt und reich an den Proteinkomplexen PAR und Crumbs. Die basolaterale Membran enthält den Scribble-Komplex und ist der extrazellulären Matrix zugewandt.
Epithelzellen bilden eine apikal-basale Polarität aus, die aus der unterschiedlichen Verteilung von Phospholipiden, Proteinkomplexen und Zytoskelettkomponenten zwischen den verschiedenen Plasmamembranbereichen resultiert und deren spezialisierte Funktionen widerspiegelt. Die dem Lumen oder der freien Oberfläche zugewandte Membran wird als apikale Membran bezeichnet, während die vom Lumen abgewandte Membran, die mit der extrazellulären Matrix in Kontakt steht, als basale Membran bezeichnet wird und die Seiten der Zelle, die mit den Nachbarzellen in Kontakt stehen, die laterale Membran bilden. Die apico-basale Polarisierung von Epithelzellen ist bekanntlich eine Voraussetzung für ihre grundlegenden biologischen Funktionen. Dazu gehören die Regulierung des vektoriellen Transports von Ionen über Zellschichten während ihrer Barrierefunktion sowie die Gewährleistung der Richtungsabhängigkeit während ihrer sekretorischen und absorbierenden Funktionen.
Die Entwicklungspolarität wird entlang dreier Achsen beobachtet: anterior-posterior, dorsal-ventral und links-rechts. Diese Polarität kann durch Konzentrationsgradienten sekretierter Proteine oder durch eine asymmetrische Organisation zellulärer Komponenten wie dem Zytoskelett entstehen.
In anderen spezialisierten Zellen wie Immunzellen und Neuronen ermöglicht die Zellpolarität die Übertragung verschiedener elektrischer und biochemischer Signale über kurze und lange Strecken. Ein typisches unipolares Neuron hat beispielsweise eine sehr ausgeprägte Form und Struktur mit einem Ende, das für den Empfang von Signalen über stark verzweigte Dendriten geeignet ist. Dieses Signal wird dann über ein Axon weitergeleitet, das sich über die gesamte Länge des Körpers erstrecken kann. Am anderen Ende der Zelle befindet sich das Axonende, wo sich die Synapsen befinden. Diese Synapsen können chemische Neurotransmitter freisetzen, um das Signal weiterzuleiten oder eine Aktion wie eine Muskelkontraktion zu bewirken.