主動運輸是指物質沿著逆化學濃度梯度差（即物質從低濃度區移向高濃度區）的運輸方式。
主動運輸不但要借助于鎮嵌在細胞膜上的一種特異性的傳遞蛋白質分子作為載體（即每種物質都由專門的載體進行運輸），而且還必須消耗細胞代謝所產生的能量來完成。首先，載體蛋白從ATP水解釋放的能量中獲得能量并轉化為活化載體，與膜內或膜外的物質結合，形成復合稱為離子泵或質子泵。主動運輸涉及物質輸入和輸出細胞和細胞器（有膜結構），并且能夠逆濃度梯度或電化學梯度。
Na+、K+和Ca2+等離子，都不能自由地通過磷脂雙分子層，它們從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，主動運輸可分為初級主動運輸和次級主動運輸。