Наиболее важные функции эпидермиса — защита от факторов окружающей среды (барьерная функция), предупреждение обезвоживания и иммунный надзор. Роговой слой играет наиболее важную роль в защите от токсинов и обезвоживания. Многие токсины представляют собой неполярные соединения, которые способны относительно легко проходить через богатые липидами межклеточные пространства рогового слоя, однако извитые границы между клетками в роговом и нижерасположенных слоях являются надежным барьером от них. Ультрафиолетовое излучение (другой фактор окружающей среды, повреждающий живые клетки) эффективно отражается роговым слоем и поглощается меланосомами. Меланосомы концентрируются над ядрами кератиноцитов в виде зонтика, защищая как ядерную ДНК, так и дерму.
В нормальном эпидермисе содержание воды уменьшается: от 70—75 % в глубоких слоях до 10—15 % в основании рогового слоя. Предупреждение обезвоживания — исключительно важная функция эпидермиса, поскольку его значительное повреждение (например, при токсическом эпидермальном некролизе) приводит к гибели организма.
Иммунный надзор против чужеродных антигенов связан с функцией клеток Лангерганса, расположенных между кератиноцитами. Клетки Лангерганса поглощают внешний антиген и готовят его для представления Т-лимфоцитам в лимфатических узлах. Воспалительные клетки (нейтрофилы, эозинофилы, лимфоциты) также способны взаимодействовать и разрушать микроорганизмы в эпидермисе.
В эпидермисе кератиноциты связаны друг с другом десмосомальным комплексом, включающим в себя десмосомы и цитоплазматические тонофиламенты, состоящие из цитокератинов. В зернистом слое тонофиламенты образованы в основном кератинами 1 и 10. Врожденные дефекты этих кератинов вызывают ослабление связей между кератиноцитами, что приводит к врожденной буллезной ихтиозиформной эритродермии (эпидермолитический гиперкератоз). Дефекты кератинов типа 5 и 14 в базальном слое являются причиной развития простого врожденного эпидермолиза. При пузырчатке аутоантитела, образующиеся против десмосомальных белков, повреждают десмосомы.
Структурные компоненты базальной мембраны могут отсутствовать или уменьшаться в количестве при врожденных заболеваниях. В верхней части зоны базальной мембраны, в lamina lucida, полудесмосомы связывают базальные кератиноциты и базальную мембрану. При буллезном пемфигоиде (приобретенном буллезном дерматозе) образуются антитела против полудесмосом, что приводит к повреждению последних и образованию полости между клетками и базальной мембраной. При линеарном IgA-буллезном дерматозе антитела против якорных филаментов в lamina lucida ослабляют эти структуры и вызывают появление пузырей.