Makromolekuli kao što su proteini, polisaharidi, polinukleotidi ili čak čitave stanice (npr. bakterije) ne mogu prolaziti kroz membranu ni pasivnim ni aktivnim transportom. Unošenje i izlučivanje velikih molekula obavlja se aktivnim učešćem membrane pri čemu ona stvara vezikule, a procesi se nazivaju endocitoza i egzocitoza. Proces unošenja makromolekula i otopina u stanicu naziva se endocitoza, dok se izbacivanje specifičnih proizvoda stanice ili nekih drugih tvari u vanstaničnu sredinu naziva egzocitoza. 

Pri endocitozi dolazi prvo do udubljenja na membrani, u koje ulazi tvar koja se treba unijeti u stanicu. Udubljenje se sve više spušta u unutrašnjost stanice, a zatim se ivice membrane spoje i oko unijete tvari se stvara vezikula. Vezikula se u citoplazmi spaja s drugim endocitotskim vezikulama.

Endocitoza može biti:

• Fagocitoza
• Pinocitoza.

Unošenje većih čestica je fagocitoza (grč.phagein = jesti), a otopljenih tvari je pinocitoza (grč. pino = piti). Dok skoro sve vrste stanica neprekidno unose tekućine i rastvorene molekule pinocitozom, fagocitozu mogu vršiti samo posebne stanice – fagocite (npr. leukociti vrše fagocitozu bakterija).

Procesom egzocitoze u vanstaničnu sredinu dospijevaju tvari koje stanica treba odstraniti (suprotno endocitozi). Takvi su hormoni i enzimi čija se funkcija vrši van stanice koja ih je sintetizirala, kao što npr. stanice gušterače izlučuju inzulin. Oko tvari koja se treba izbaciti iz stanice stvara se vezikula. Vezikula se kreće ka površini stanice, njena membrana se spaja sa staničnom membranom, a sadržaj vezikule biva izbačen u okolnu sredinu.

Smatra se da su mnogim vrstama stanica endocitoza i egzocitoza međusobno povezani procesi i da na taj način ugrađivanje membrane vezikule ne dovodi do povećanja površine stanične membrane. Vezikule predstavljaju transportni sustav i u samoj stanici tako što se prenose između različitih organela.