角质层作为一个连续性屏障，主要由角质细胞和细胞间脂质构成。
角质细胞是移行至角质层并呈终末分化的角质形成细胞。角质细胞的胞液含有丰富的角蛋白和天然保湿因子（NMF），因此角质细胞本身具有亲水性。角质细胞由角蛋白丝固定并被交联蛋白组成的细胞膜和共轭脂质膜包围，是角质层最重要的保护性结构组分之一，构成了我们常说的“砖-墙”结构体系中的“砖”。
角质层屏障结构之一是角化细胞被膜。 角化细胞被膜是角质细胞膜下的坚固且不溶性蛋白-脂质聚合结构，由棘层中上部的角质形成细胞转谷酰胺催化角质套膜蛋白形成。
而角化细胞被膜又是由蛋白包膜和脂质包膜两部分构成。蛋白包膜赋予了角质化细胞被膜的生物力学特性，由特异性角质化包膜结构蛋白交联而成的。蛋白包膜的缺失会直接导致到皮肤屏障功能障碍，严重的还会导致致屏障功能消失。角质细胞间的脂质包膜是一种质膜样结构，脂质包膜不仅为角质细胞提供了一个包膜，而且还与细胞间脂质基质相互交错，构成与水分相关的通透性屏障。
角质细胞的另一重要结构是角化桥粒。角化桥粒是颗粒层角质形成细胞和角质层角质细胞间的唯一紧密连接，因而又被称为过渡桥粒，主要由角化桥粒蛋白、桥粒芯糖蛋白 -1 和桥粒糖蛋白 -1 构成。这些相关蛋白发生降解会导致角化桥粒的裂解，继而发生脱屑，影响皮肤屏障的正常生理功能。
角质细胞间脂质分为两大类。
一类是由表皮颗粒层板层小体合成，并通过一个泡管系统的协调作用使脂质移动，最后脂质与质膜融被称为结构脂质，这个也就是我们常说的角质层“砖墙”结构体系中的“灰浆”。结构脂质的主要成分为：神经酰胺（约40～ 50%）、胆固醇（约25%）、游离脂肪酸（约25%）、胆固醇硫酸酯（约5%）、还有少量的磷脂。游离脂肪酸主要是油酸和棕榈酸（约50～ 70%）以及痕量的硬脂酸和亚油酸（约10～30%）
另一类是由皮脂腺分泌和角质细胞崩解而形成的脂质，其覆盖于皮肤表面并与水乳化成的皮脂膜，称为润泽脂质。润泽脂质的主要成分为：甘油三酯（57.5%）蜂蜡（26%）角鲨烯（12%）胆固醇酯（3%）胆固醇（1.5%）
两大类脂质特别是结构脂质，是皮肤角质层屏障的重要结构之一。结构脂质中的神经酰胺是一类结合酰胺基，是包含有一个鞘氨基醇长链的脂肪酸。皮肤角质层中至少包含了 9 种以上的游离神经酰胺，它们构成了更为紧密堆叠的角质细胞间脂质基质结构。在角质层中，神经酰胺具有保水作用并与 TEWL 密切相关，这一点进一步提高了皮肤屏障功能。
角质层中的游离脂肪酸和胆固醇对皮肤屏障的作用仅次于神经酰胺类。表皮游离脂肪酸的缺乏会导致皮肤发红、表皮粗糙、脱屑，严重时可导致皮肤屏障功能障碍。胆固醇是存在于角质层的第三大脂类，与皮肤通透性屏障密切相关。
