Mikrotubulier er fibrøse, hule stænger, der primært fungerer til at hjælpe med at understøtte og forme celle. De fungerer også som ruter, langs hvilke organeller kan bevæge sig gennem cytoplasmaet. Mikrotubuli findes typisk i alle eukaryote celler og er en komponent i cytoskelettet såvel som cilia og flagella. Mikrotubuli er sammensat af proteinet tubulin.
Mikrotubulier spiller en enorm rolle i bevægelse inden i en celle. De danner spindelfibrene, der manipulerer og adskiller kromosomer i løbet af mitose fase af cellecyklus. Eksempler på mikrotubulusfibre, der hjælper med celledeling, inkluderer polære fibre og kinetochore fibre.
Mikrotubuli danner også cellestrukturer kaldet centrioles og asters. Begge disse strukturer findes i dyreceller, men ikke i planteceller. Centrioler er sammensat af grupper af mikrotubuli arrangeret i et 9 + 3 mønster. Asters er stjerneformede mikrotubulusstrukturer, der dannes omkring hvert par centrioler under celledeling. Centrioler og asters hjælper med at organisere samlingen af spindelfibre, der bevæger kromosomer under celledeling. Dette sikrer, at hver dattercelle får det rigtige antal kromosomer efter mitose eller meiose. Centrioler komponerer også cilia og flagella, som muliggør cellebevægelse, som demonstreret i sædceller og celler, der linjer lungerne og kvindens reproduktive kanal.
Cellebevægelse opnås ved dis-samling og genmontering af actinfilamenter og mikrotubuli. Actin-filamenter eller mikrofilamenter er faste stangfibre, der er en komponent i cytoskelettet. Motoriske proteiner, såsom myosin, bevæger sig langs actinfilamenter og får cytoskeletfibre til at glide langs hinanden. Denne handling mellem mikrotubuli og proteiner producerer cellebevægelse.