I microtubuli sono tubi cavi da 20 a 25 nanometri di diametro che funzionano nel movimento cellulare e forniscono struttura all'interno della cellula. Questi tubi consistono in subunità, chiamate eterodimeri, composte da due molecole strettamente correlate, chiamate alfa-tubulina e beta-tubulina, strutturalmente legate l'una all'altra. Ogni unità di microtubuli è costituita da un muro costituito da 13 subunità di eterodimeri alfa e beta-tubulina, che sono chiamati protofilamenti.
Su un lato del microtubulo, l'alfa-tubulina è esposta. Questo è il lato positivo, il che significa che questo è il sito dove cresce il microtubulo. L'altra estremità contiene la beta-tubulina esposta; questa è la fine meno che viene abbreviata. Nella cella, i microtubuli vengono costantemente suddivisi e rimessi insieme.
Le sostanze all'interno della cellula sono costantemente in movimento. Inoltre, a volte anche le stesse cellule devono muoversi nel loro ambiente. I microtubuli spostano gli organelli nella cellula fornendo un percorso o tracce lungo i quali si muovono gli organuli. Durante la divisione cellulare, i cromosomi sono tirati alle estremità opposte della cellula divisoria mediante microtubuli. Alcune cellule si spostano usando le ciglia, che sono proiezioni simili a peli e flagelli, strutture che assomigliano a piccole fruste. I microtubuli costituiscono sia le ciglia che i flagelli.
I microtubuli fanno parte di un sistema di diversi componenti che lavorano insieme chiamati il citoscheletro. Altri componenti del citoscheletro sono i microfilamenti e i filamenti intermedi.