皮膚位于人體最外層，具有屏障、吸收、分泌、排泄、代謝、免疫、體溫調節及感覺功能，其中皮膚屏障功能是基礎。廣義的皮膚屏障功能除了皮膚物理性屏障作用，還包括色素屏障作用、神經屏障作用、免疫屏障作用以及其他與皮膚功能相關的諸多方面，狹義的皮膚屏障功能通常指皮膚的物理性屏障，又稱滲透屏障。

皮膚物理屏障功能具有雙向性，一方面具有對外界機械性、物理性、化學性、微生物損傷的防護作用，保護著體內各個重要臟器。另一方面可防止體內營養物質、水分等的丟失，維持皮膚的含水量。如果皮膚屏障功能不健全，輕者影響美容、美觀，重者可引起皮膚敏感、炎癥反應，導致濕疹、特應性皮炎、多形性日光疹等疾病發生。與皮膚物理屏障相關的皮膚結構有：

潤澤脂質與汗腺分泌的汗液乳化形成覆蓋于皮膚表面的一層透明的弱酸性薄膜稱為“皮脂膜”。潤澤脂質由皮脂腺分泌和角質細胞崩解的脂質共同組成，主要由角鯊烯（12%）、蠟脂（26%）、甘油三酯（57.5%）、膽固醇酯（3.0%）和膽固醇（1.5%）構成，潤澤脂質標志性成分是角鯊烯，不僅具有“鎖水”的作用，還有抗紫外線損傷的作用，皮脂膜中脂質及水分含量的相對穩定可維持皮脂膜的完整性，是皮膚屏障的第一道防線。

角質層位于皮膚的最外層，與外界環境直接接觸，可看作是一種位于皮膚最外層的特殊生物傳感器，通過多種酶參與的復雜生物過程，對外界不良環境和表面創傷等在短時間內進行修復，恢復皮膚正常生理功能。角質層由12~16層的扁平無細胞核的角質細胞互相重疊、相互制約排列而成，各層角質細胞間夾以脂質基質，形成穩定的“磚墻結構”，即：角質細胞構成磚塊，脂質基質構成灰泥，皮膚的物理屏障功能即由這種特殊的結構-“磚墻結構”所介導。角質層中細胞間脂質主要包括神經酰胺（50%）、脂肪酸（10%~20%）、膽固醇（25%）等。神經酰胺、游離脂肪酸與膽固醇在角質層脂質分布的最佳摩爾比率為3∶1∶1。細胞間脂質成分減少可降低皮膚的儲水保濕功能，也直接影響著角質形成細胞的生長與分化調節。同時，在皮膚屏障受損后的修復過程中，三種成分（神經酰胺、膽固醇、游離脂肪酸）都需要補充，成分不健全或比例變化時會延遲屏障的修復。此外，角質層中的中間絲相關蛋白不斷降解形成的天然保濕因子（natural moisturizing factor，NMF）與糖類、乳酸鹽等共同構成天然保濕因子，對維持角質層最佳的水合狀態發揮了關鍵作用。

顆粒層細胞間連接主要為緊密連接，緊密蛋白顆粒重復形成的一排排的索將兩相鄰細胞連接起來，封閉了細胞間的空隙，形成大小和離子特異性的半透膜屏障，構成皮膚第二道屏障，使水分既不從體外滲入，也阻止了角質層下水分向角質層滲透。棘細胞層有分裂功能，可參與表皮的損傷修復，還具有一定吸收紫外線（UVA）的作用。同時，棘層及顆粒層細胞內含卵圓形雙層膜包被的板層狀顆粒，稱為Odland小體，也稱板層顆粒等，包含由磷脂、神經酰胺、游離脂肪酸和膽固醇構成的脂質混合物，隨著表皮的分化，脂質的分布和含量也發生改變，磷脂減少，神經酰胺、游離脂肪酸和膽固醇增多，至顆粒層頂部，顆粒層細胞向角質細胞轉化時，Odland小體通過胞吐作用將其脂質內容物釋放到角質層的細胞間隙，即形成結構脂質。Odland小體還包含多種水解酶，如酸性磷酸酶、糖苷酶、蛋白酶和脂酶，這些酶針對細胞外環境中脂質和橋粒蛋白的活性可能對屏障形成和表皮自然脫落很重要。

又稱為“生發層”。其中的角質形成細胞增殖、分化對維持皮膚正常結構具有重要意義，角質形成細胞從基底層向棘細胞層、顆粒層、角質層的移行過程中，歷經一系列生長分化，最后成為無生命的角質細胞。若其增殖、分化受到影響，例如：銀屑病其表皮更替時間縮短，角質形成細胞還未完全成熟，破壞了正常皮膚磚墻結構，臨床上出現鱗屑、表皮變薄等癥狀。

角質形成細胞膜是一種脂質雙層結構，具有封包膜的作用，可防止保濕因子丟失，并通過調節皮膚的水平衡而達到防止經皮水分流失（transepidermal water loss，TEWL），維持穩定皮膚的水和狀態。

角蛋白是表皮細胞的主要結構蛋白，屬于中間絲家族。角蛋白的不同表達不僅代表了表皮細胞的不同分化階段，也能反映不同的組織類型，其正確表達和細胞骨架的完整構建是表皮物理性屏障結構的基礎。

中間絲相關蛋白是存在于人表皮角質形成細胞內的一種易溶于水的蛋白，其前體是原絲聚合蛋白原，當細胞從顆粒層到角質層后，絲聚合蛋白原迅速去磷酸化成為可溶性的中間絲相關蛋白。中間絲相關蛋白與兜甲蛋白、內皮蛋白構成角質形成細胞角化套膜，對維持角質形成細胞的穩定性起到重要作用。

水通道蛋白（AQP）是基底層角質形成細胞中一個完整的跨膜蛋白通道，由于AQP3的存在，細胞才可以快速調節自身體積和內部滲透壓，也能經皮轉運尿素和甘油等物質，是維持皮膚水合作用的一個關鍵因素。我們的研究還表明：紫外線可導致AQP3表達下調，從而破壞皮膚屏障功能。

表皮基底層的黑素細胞可吸收紫外線，防止紫外線對皮膚造成損傷。但當角質層物理屏障受損，黑素細胞受到較強紫外線照射后變得活躍，黑色素產生較多時，可導致黃褐斑等色素性疾病的發生。

正常皮膚偏酸性，pH為5.5~7.0，最低可到4.0，對堿性物質可起緩沖作用，被稱為堿中和作用。而頭部、前額及腹股溝處偏堿性，對pH值在4.2~6.0范圍內的酸性也有相當的緩沖能力，被稱為酸中和作用。維持正常的酸性環境，可加速受損皮膚屏障修復。有研究報道，用pH在3.5~4.5的溫泉水可修復特應性皮炎患者受損的皮膚屏障功能。

在人體皮膚上寄生著許多微生物，它們主要寄生在角質層的表淺處、毛囊皮脂腺口的漏斗部、汗管口及表皮脂質膜內，在一定的條件下，可以成為致病菌，對人體造成危害。但是，完整的皮膚屏障功能具有防御能力，致密的角質層和角質形成細胞間通過橋粒結構相互鑲嵌排列，能機械地防止直徑200nm的細菌及直徑100nm的病毒等微生物的入侵；其次，皮膚表面偏酸性不利于寄生菌生長；此外，皮表某些游離脂肪酸對寄生菌的生長有抑制作用。皮膚干燥和脫屑對寄生菌的生長也有影響。

另一方面，角質層還是皮膚固有免疫系統的重要組成部分之一，角質形成細胞上的Toll樣受體（toll-like receptor）特異性結合環境中的病原體，激活信號轉導通路誘導多種抗菌肽及化學趨化劑的產生，其中主要包括β防御素（β-defensin）和抗菌肽cathelicidin，從而起到抵抗多種革蘭陽性和陰性細菌、真菌和病毒的作用。