1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）在总结了当时的膜结构模型和新技术成就后，提出了生物膜的流动镶嵌模型，也称为fluid mosaic model。这一模型主要描述细胞膜的复杂结构和功能。
流动镶嵌模型认为，细胞膜的基础是磷脂双分子层，它不是静态的，磷脂分子的亲水头部朝向两侧，疏水尾部朝向内侧，形成了动态的支架。膜蛋白则以镶嵌形式存在，有的附着在磷脂双层表面，有的嵌入其中，甚至贯穿整个脂层，体现了内外结构的不对称性。大多数膜蛋白具有功能性，能进行横向运动，增加膜的流动性。
在细胞膜表面，糖蛋白层扮演重要角色，如消化道和呼吸道上皮细胞的糖蛋白，具有保护和润滑作用。同时，糖被还参与细胞间的识别，类似于沟通桥梁。此外，还有糖脂这种糖与脂质的结合物，也存在于细胞膜表面。
流动镶嵌模型的两个关键特性是：蛋白质以折叠球形嵌入磷脂双层，其与脂质的结合程度取决于蛋白质氨基酸的特性；膜具有流动性，能适应细胞功能需求，不再是固定结构。然而，该模型并非完美，它忽略了无机离子、水的作用，以及蛋白质对膜脂流动性的控制，以及膜不同部分流动性的差异性。
流动镶嵌模型模型认：细胞膜结构是由液态的脂类双分子层中镶嵌可以移动的球形蛋白质而形成的。随着科学研究技术的不断创新和改进，流动镶嵌模型也逐步得到完善，是目前比较公认的膜结构模型。这一模型强调两点：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向移动。②膜蛋白分布的不对称性，球形蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌人或横跨脂双分子层。