Ao deixarem o Retículo Endoplasmático (ER), as proteínas devidamente dobradas e montadas são seletivamente embaladas em vesículas. Essas vesículas são transportadas por proteínas motoras à base de microtúbulos e fundem-se para formar aglomerados tubulares vesiculares, chegando posteriormente ao aparelho Golgi, um organelo endomembranar eucariótico que muitas vezes tem uma aparência distinta de uma fita.

O aparelho de Golgi é uma importante estação de triagem e envio de produtos do ER. Vesículas recém-chegadas entram na face cis do Golgi—o lado voltado para o ER—e são transportadas através de um conjunto de cisternas em forma de panqueca, rodeadas de membrana. Cada cisterna contém composições únicas de enzimas e realiza modificações proteicas específicas. À medida que as proteínas avançam através da rede cis do Golgi, algumas são fosforiladas e passam pela remoção de certas modificações de carboidratos que foram adicionadas no ER. As proteínas movem-se então através da cisterna média, onde podem ser glicosiladas para formar glicoproteínas. Após modificação na cisterna trans, são colocados marcadores nas proteínas que definem o seu destino celular.

Dependendo dos marcadores moleculares, as proteínas são embaladas em vesículas e levadas para locais celulares específicos, incluindo o lisossoma e a membrana plasmática. Marcadores específicos nas membranas dessas vesículas permitem que eles se liguem ao local celular apropriado. Além disso, os fosfolípidos membranares podem ser modificados no Golgi e o Golgi pode produzir e segregar alguns polissacarídeos.

Curiosamente, o Golgi desmonta-se e volta a montar-se totalmente durante a divisão celular. Anteriormente, o aparelho de Golgi era entendido como uma estrutura estática através da qual as proteínas se moviam progressivamente. Mais recentemente, os cientistas começaram a ver o conjunto de cisternas do Golgi como estruturas dinâmicas, avançando da face cis para a trans da rede como uma unidade.