Sarkolemma er cellemembranen til en muskelcelle, altså det ytterste laget som omslutter cytoplasmaet (sarkoplasmaet) i både skjelettmuskelceller og hjertemuskelceller. Den har samme grunnleggende oppbygning som andre cellemembraner – et dobbelt lag av fosfolipider med proteiner – men har noen spesialiserte egenskaper som gjør den tilpasset muskelcellens behov.
Sarkolemma fungerer som en barriere som regulerer hvilke stoffer som får komme inn og ut av cellen, og den inneholder ionekanaler, reseptorer og transportsystemer som er nødvendige for elektrisk signaloverføring og muskelkontraksjon. Den er tett koblet til tverrstrukturerte tubuli (T-tubuli) som fører aksjonspotensialet dypt inn i cellen, slik at hele muskelfiberen kan aktiveres samtidig.
I hjertemuskulatur er sarkolemma også en viktig del av overgangen mellom celler, da det inngår i de interkalerte skivene, hvor spesialiserte forbindelser som desmosomer og gap junctions er integrert i membranen.