除了增加藥物溶解度和提高藥物的穩定性外，離子液體還具有促進藥物滲透性的作用。離子液體促進藥物滲透進入皮膚的原理與其有親水和親脂基團有關，親水基團可以打開緊密的角質層從而促進藥物的細胞旁轉運，親脂基團能夠改善上皮細胞的通透性從而促進藥物的跨細胞轉運，長鏈的烷烴也能夠起到表面活性劑作用擾亂細胞膜。

Lim 等利用分子動力學模型，研究了兩親性離子液體中1-辛基-3-甲基咪唑陽離子(1-octyl-3-methylimidazolium cation, OMIM⁺) 與模型細胞膜的相互作用及對細胞膜功能的影響。實驗結果表明，OMIM+的頭部插入細胞膜后，能夠與帶負電荷的磷脂基團配位形成OMIM⁺-phosphate-OMIM⁺的結構，導致細胞膜結構紊亂。細胞膜厚度減小0.6 nm，有利于氨等小分子物質的通過。Kundu 等考察了親水性離子液體對囊泡的影響，發現親水性離子液體能夠插入囊泡膜中，增大囊泡體積，并提高囊泡膜的流動性，為分子擴散創造途徑。

Cao 等以一種胞內酶的含量為指標，證明了親脂性離子液體能夠增加大腸桿菌的細胞膜的通透性。實驗結果表明，這種促滲效果主要依賴于離子液體中的氫鍵供體（一般為陰離子）與磷脂雙分子層相互作用。氫鍵供體的疏水部分能夠溶解磷脂，從而擾亂細胞膜的結構，氫鍵供體的疏水性越強，擾亂磷脂雙分子層的程度也就越大。且與傳統的超聲破碎法相比，離子液體對細胞膜結構的干擾程度小，不會使整個細胞破碎。