Mikrotubuli er fibrøse, hule stenger som hovedsakelig fungerer for å støtte og forme celle. De fungerer også som ruter langs dem organeller kan bevege seg gjennom cytoplasmaet. Mikrotubuli finnes vanligvis i alle eukaryote celler og er en komponent av cytoskjelettet, så vel som cilia og flagella. Mikrotubuli er sammensatt av proteinet tubulin.
Mikrotubuli spiller en enorm rolle i bevegelse i en celle. De danner spindelfibrene som manipulerer og skiller kromosomer i løpet av mitose fase av cellesyklus. Eksempler på mikrotubulusfibre som hjelper til celledeling inkluderer polare fibre og kinetokore fibre.
Mikrotubuli danner også cellestrukturer som kalles sentrioler og asters. Begge disse strukturene finnes i dyreceller, men ikke planteceller. Sentrioler er sammensatt av grupper av mikrotubuler arrangert i et 9 + 3 mønster. Asters er stjerneformede mikrotubulusstrukturer som dannes rundt hvert par sentrioler under celledeling. Sentrioler og asters er med på å organisere sammensetningen av spindelfibre som beveger kromosomer under celledeling. Dette sikrer at hver dattercelle får riktig antall kromosomer etter mitose eller meiose. Sentrioler komponerer også cilia og flagella, som gir mulighet for cellebevegelse, som demonstrert i sædceller og celler som linjer lungene og kvinnelige reproduktive kanal.
Cellebevegelse oppnås ved demontering og re-montering av aktinfilamenter og mikrotubuli. Aktinfilamenter, eller mikrofilamenter, er faste stangfibre som er en komponent av cytoskjelettet. Motoriske proteiner, for eksempel myosin, beveger seg langs aktinfilamenter og får cytoskelettfibre til å gli langs hverandre. Denne handlingen mellom mikrotubuli og proteiner produserer cellebevegelse.