A partir do conhecimento sobre o comportamento dos bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento em presença da água, e sabendo que existe água tanto no meio extracelular como no meio intracelular, Davson e Danielli admitiram, em 1935, que a membrana deveria ter uma estrutura complexa, na qual os fosfolípidos formariam uma bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento. As cabeças polares bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento estariam viradas para os meios extracelular e intracelular e as cadeias bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento voltadas umas para as outras. As zonas hidrofílicas dos fosfolípidos estariam ligadas a bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento, formando uma camada contínua, quer na superfície externa, quer na superfície interna. No entanto, esse modelo não explicava a permeabilidade da membrana a bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento e a substâncias bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento. Esses dois investigadores apresentaram então outro modelo em 1954, em que propunham a existência de interrupções na bicamada fosfolipídica, as quais constituíam como que bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento revestidos por bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento, por onde circulavam substâncias polares e bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento. As substâncias não bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento atravessariam a bicamada fosfolipídica.
Em 1972 surgiu o modelo de Singer e Nicholson que mantém a ideia da bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento, mas em que a organização das proteínas é diferente: proteínas bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento ou periféricas, localizadas à superfície com ligações fracas aos fosfolípidos; proteínas bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento ou integrais, que penetram na bicamada fosfolipídica, podendo mesmo atravessar toda a membrana. Na face externa da membrana existem glícidos associados a lípidos (bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento) e glícidos associados a proteínas (bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento), moléculas que estão envolvidas em mecanismos de bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento de substâncias do meio envolvente.
O modelo de Singer e Nicholson é usualmente designado por modelo de bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento, visto que a superfície se assemelha a um conjunto de pequenas peças e devido ao bicamadaextrínsecasfluidofosfolípidosfosfolipídicaglicolípidosglicoproteínashidrofílicashidrofóbicasiõesintrínsecasmosaicomovimentopolaresporosproteínasreconhecimento individual de moléculas que constituem a membrana.