1935年James Danielli和Hugh Davson所提出，又称或三明治式模型。该模型认为膜的骨架是脂质形成的脂双层结构,脂双层的内外两侧都是由一层蛋白质包被,即蛋白质-脂-蛋白质的三层结构,内外两层的蛋白质层都非常薄。并且,蛋白层是以非摺叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的内外两侧。1954年对该模型进行了修改：膜上有一些二维伸展的孔,孔的表面也是由蛋白质包被的,这样使孔具有极性,可提高水对膜的通透性。

早在 1925 年，荷兰科学家 Gorter 和 Grendel 通过实验推测：细胞膜中的脂分子排列为两层。在此基础上，于1935 年提出了第一个关于细胞膜的分子结构模型。认为：细胞膜是由双层脂分子及蛋白质构成。 脂分子平行排列且垂直于膜平面， 双层脂分子的非极性端向内相对应，形成疏水区域； 而极性头部则分别朝向膜的内外表面。 同时在脂双层的内外表面两侧各附有一层蛋白质。这样就形成了蛋白质一脂双层一蛋白质的结构。

这一模型是第一次用分子术语描述的结构, 并将膜结构同所观察到的生物学理化性质联繫起来, 对后来的研究有很大的启发。