物质逆浓度梯度耗能的经膜转运过程。包括以改变膜蛋白构象为机制的载体或离子泵跨膜运输，和以改变被运输物质结构为机制的通透酶或定向酶系统的单方向运输。载体所需能量由腺苷三磷酸 (ATP) 提供，在ATP酶参与下，载体通过本身构象变化先与被运输物特异性结合，将其从膜的一侧转运至另一侧而后又彼此分离。离子泵实际上是一种ATP酶，如钠泵就是Na+-K+-ATP酶，可通过与高能磷酸根结合与否发生构象变化，随之引起与Na+和K+亲和力发生改变，将Na+从细胞内排出，将K+从细胞外泵入。通透酶系统的单向转运较复杂，如小肠上皮细胞氨基酸的吸收，外源性氨基酸与膜载体结合后，在γ-谷氨酰转移酶催化下，与谷胱甘肽发生转肽作用生成γ-谷氨酰氨基酸，后者经γ-谷氨酰环化酶催化又分解出游离氨基酸，但此时氨基酸已被转运进入细胞。此外，伴随运输和膜动运输均应列入主动转运范畴，如小肠对葡萄糖的吸收即为伴随运输，是依靠具有两个结合位点、分别结合着葡萄糖和Na+的运送载体，利用Na+泵产生的胞外Na+浓度高于胞内浓度、实现葡萄糖逆浓度梯度进入细胞，就葡萄糖而言并未直接利用ATP，但Na+泵将Na+泵出细胞造成细胞内外浓度差则需耗能。膜动运输参见吞噬作用、胞饮作用和胞吐作用。