Under sekretionsprocessen bevæger proteiner og lipider sig hen til cellevæggen, så de kan forlade cellen. Sekretoriske vesikler spiller en vigtig rolle i denne proces ved at lagre molekyler og proteiner fra det endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet, indtil cellen er klar til at frigive dem.
Som en del af sekretionsvejen trænger nogle vesikler ind i cellemembranen og fusionerer med den. Dette er dog ikke altid tilfældet med sekretoriske vesikler. Nogle forbliver på plads, indtil cellen signalerer, at den vil frigive dem. Andre derimod interagerer med vSNARE’er, som er proteiner, der leder vesiklerne mod den rigtige vej, og låser sig fast i cellemembranen. De forbliver der, indtil cellen signalerer, at den er klar til at frigive deres indhold. I modsætning til normale SNARE’er danner vSNARE’er ikke fuldstændigt par og fremtvinger membranfusion. I stedet venter de sekretoriske vesikler på signaler, der kommer udefra.
Alt dette foregår som en del af den sekretoriske vej, som er de eukaryote cellers måde at frigive materiale fra indersiden til ydersiden på. Der er to måder, hvorpå cellen opnår dette: gennem konstitutive midler, der gør det muligt for cellerne at genopfylde og regulere, hvilket involverer de sekretoriske vesikler.