Mikrotubuli sind hohle Röhren mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 25 Nanometern, die bei der Zellbewegung wirken und der Zelle Struktur verleihen. Diese Röhren bestehen aus Untereinheiten, sogenannten Heterodimeren, die aus zwei eng verwandten Molekülen, genannt ., bestehen Alpha-Tubulin und Beta-Tubulin, die strukturell aneinander gebunden sind. Jede Mikrotubuli-Einheit besteht aus einer Wand aus 13 Untereinheiten von Alpha- und Beta-Tubulin-Heterodimeren, die als Protofilamente bezeichnet werden.
Auf einer Seite des Mikrotubulus ist das Alpha-Tubulin freigelegt. Dies ist die positive Seite, was bedeutet, dass dies die Stelle ist, an der der Mikrotubulus wächst. Das andere Ende enthält das exponierte Beta-Tubulin; Dies ist das Minus-Ende, das verkürzt wird. In der Zelle werden Mikrotubuli ständig abgebaut und wieder zusammengesetzt.
Substanzen innerhalb der Zelle bewegen sich ständig. Außerdem müssen sich manchmal sogar die Zellen selbst in ihrer Umgebung bewegen. Mikrotubuli bewegen Organellen in der Zelle, indem sie eine Route oder Spuren bereitstellen, entlang derer sich die Organellen bewegen. Bei der Zellteilung werden die Chromosomen durch Mikrotubuli an die gegenüberliegenden Enden der sich teilenden Zelle gezogen. Einige Zellen bewegen sich mit Zilien, die haarähnliche Vorsprünge sind, und Flagellen, Strukturen, die kleinen Peitschen ähneln. Mikrotubuli bilden sowohl die Zilien als auch die Geißeln.
Mikrotubuli sind Teil eines Systems aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, dem Zytoskelett. Andere Bestandteile des Zytoskeletts sind die Mikrofilamente und die Zwischenfilamente.