Während des Sekretionsprozesses wandern Proteine und Lipide zur Zellwand, damit sie die Zelle verlassen können. Sekretorische Vesikel spielen bei diesem Prozess eine wichtige Rolle, indem sie Moleküle und Proteine aus dem endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi-Apparat speichern, bis die Zelle bereit ist, sie freizusetzen.
Als Teil des Sekretionsweges treten einige Vesikel in die Zellmembran ein und verschmelzen mit ihr. Dies ist jedoch bei sekretorischen Vesikeln nicht immer der Fall. Einige bleiben an Ort und Stelle, bis die Zelle signalisiert, sie freizusetzen. Andere hingegen interagieren mit vSNAREs, Proteinen, die die Vesikel in die richtige Richtung lenken, und verschmelzen mit der Zellmembran. Dort verbleiben sie, bis die Zelle signalisiert, dass sie bereit ist, ihren Inhalt freizugeben. Anders als bei normalen SNAREs paaren sich vSNAREs nicht vollständig und erzwingen die Membranfusion. Stattdessen warten die sekretorischen Vesikel auf Signale, die von außerhalb der Zelle kommen.
All dies geschieht im Rahmen des sekretorischen Weges, der das Mittel der eukaryotischen Zellen ist, um Material von innen nach außen abzugeben. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die Zelle dies erreicht: durch konstitutive Mittel, die es der Zelle erlauben, sich zu erneuern, und durch Regulierung, die die sekretorischen Vesikel einbezieht.