Proteoglicanos são proteínas intracelulares ligadas à glicosaminoglicanos (estruturas que possuem um dos açúcares aminados e normalmente sulfatados). Os glicosaminoglicanos possuem alta quantidade de carga negativa e por isso acabam atraindo uma nuvem de cátions, onde o mais atraído é o sódio que traz com ele moléculas de água. Essa capacidade dos glicosaminoglicanos de atrair cátions e água, confere aos proteoglicanos a função de dar a matriz extracelular uma característica hidratada. Além disso os proteoglicanos têm a função de dar rigidez a matriz, resistindo à compressão e preenchendo espaços. Alguns proteoglicanos ainda podem estar ancorados na membrana, podendo se ligar a fatores de crescimento e a outras proteínas, servindo como sinal para as células. Eles também podem formar géis que atuam como um filtro para regular a passagem de moléculas através do meio extracelular, e ainda, podem bloquear, ativar ou guiar a migração celular através da matriz.