Microtubulele sunt tuburi goale cu diametrul de 20 până la 25 nanometri, care funcționează în mișcarea celulelor și furnizează structură în interiorul celulei. Aceste tuburi constau din subunități numite heterodimeri, compuse din două molecule strâns legate, alfa-tubulină și beta-tubulină, care sunt legate structural unul față de celălalt. Fiecare unitate de microtubule constă dintr-un perete format din 13 subunități de heterodimeri alfa și beta-tubulină, care se numesc protofilamente.
Pe o parte a microtubulei, alfa-tubulina este expusă. Aceasta este partea plus, ceea ce înseamnă că acesta este locul în care microtubulul crește. Celălalt capăt conține beta-tubulina expusă; acesta este sfârșitul minus care se scurtează. În celulă, microtubulii se rup în mod constant și se reîntorc.Substanțele din interiorul celulei se mișcă constant. În plus, uneori chiar și celulele trebuie să se deplaseze în mediul lor. Microtubulii deplasează organele în jurul celulei, oferind un traseu sau urme pe care se mișcă organele. În timpul diviziunii celulare, cromozomii sunt trași la capetele opuse ale celulei împărțite prin microtubuli. Unele celule se deplasează în jurul lor folosind cilia, care sunt proeminențe asemănătoare părului și flagelă, structuri asemănătoare cu biciul mic. Microtubulii formează atât cilia, cât și flagelul.
Microtubulii fac parte dintr-un sistem de mai multe componente care lucrează împreună numit citoschelet. Alte componente ale citoscheletului sunt microfilamentele și filamentele intermediare.
