牙周膜从牙囊发育而来,当牙根形成时,首先从牙囊中出现一些细的纤维束形成牙周膜。这时的牙囊细胞增殖活跃,在邻近根部的牙骨质和牙槽窝内壁的区域,分化出成牙骨质细胞和成骨细胞,进而形成牙骨质和固有牙槽骨。大量的位于牙囊中央的细胞分化为成纤维细胞并产生胶原纤维,部分被埋在牙骨质和牙槽骨中,形成穿通纤维。
牙周支持组织形成后,在其改建过程中要不断地补充新的成牙骨质细胞、成骨细胞和牙周膜成纤维细胞。现已证明,来自骨髓的细胞通过血管通道进入牙周膜中,定位在牙周膜血管的周围。这些细胞增殖并向牙骨质和骨壁移动,在此分化为成骨细胞和成牙骨质细胞。血管周围的这些细胞也可以是牙周膜成纤维细胞的来源,因此,在血管周围存在能分化为成骨细胞、成牙骨质细胞的前驱细胞。