Pentru a funcționa corect și a rămâne sănătoase, celulele trebuie să absoarbă anumite substanțe nutritive și alte substanțe. Multe dintre moleculele necesare sănătății celulelor, inclusiv proteinele și alți nutrienți, sunt prea mari pentru a trece prin membrana celulară, astfel încât celula depinde de un proces numit endocitoză pentru a absorbi aceste substanțe. Endocitoza permite celulei să înconjoare moleculele vitale cu membrana sa celulară, absorbindu-le astfel în corpul celulei.
În timpul endocitozei, o porțiune a membranei celulare înconjoară substanța care trebuie absorbită, formând un buzunar care se proiectează în interiorul celulei. Această membrană se închide apoi în jurul substanței, creând o veziculă numită endozom sau fagozom care migrează apoi în citoplasma celulei. Endozomul își livrează conținutul unei alte structuri din interiorul celulei numită lizozom. Endozomii și lizozomii fuzionează împreună, permițând un proces digestiv să aibă loc în lizozom. Un proces similar, numit exocitoză, are loc invers pentru a elimina substanțele din interiorul celulei.
În funcție de tipul de substanță care este absorbită, endocitoza poate fi denumită prin diferiți termeni. Fagocitoza implică absorbția celulară a unui material solid, iar în pinocitoză, celula absoarbe un lichid. Macropinocitoza absoarbe, de asemenea, lichidul, dar adesea aduce și material solid în același timp. Mulți virusuri exploatează macropinocitoza pentru a pătrunde în celule. Virușii stimulează celula să absoarbă lichidele extracelulare, apoi călătoresc în celulă împreună cu lichidul.
Endocitoza mediată de clatrina folosește receptori specializați pentru a atrage și absorbi materiale specifice, cum ar fi lipoproteinele și anticorpii. În endocitoza mediată de clatrină, celula formează o groapă, sau o caveole, pe membrana exterioară. Această groapă este acoperită cu receptori. Când groapa devine umplută cu lipoproteine sau alte molecule care sunt destinate să se atașeze de receptorii existenți, zona cu sâmburi formează o veziculă și este absorbită în celulă. Majoritatea celulelor au caveole pe suprafața membranei lor, dar unele, mai ales neuronii sau celulele nervoase, nu au niciuna.
Endocitoza servește și ca mecanism de apărare împotriva bacteriilor prin absorbția bacteriilor în celulă, apoi distrugându-le în lipozom. Bacteriile precum bacteriile Salmonella scurtcircuita acest proces prin producerea unei proteine care face imposibilă fuzionarea fagozomului cu lipozomul. Tuberculoza se răspândește prin celule într-un mod similar. În condiții normale, fagozomul este acoperit cu proteină care conține triptofan-aspartat, care este îndepărtată atunci când fagozomul și lizozomul fuzionează. Bacteria tuberculoză împiedică îndepărtarea proteinei învelișului, astfel încât fagozomul nu poate fuziona cu lizozom.