Микротрубочки представляют собой маленькие, полые, похожие на бусинки трубки или трубки со стенками, построенными в виде круга из 13 протофиламентов, которые состоят из полимеров тубулина и глобулярного белка. Микротрубочки напоминают миниатюрные версии бисерных китайских ловушек для пальцев. Микротрубочки могут расти в 1000 раз больше своей ширины. Изготовленные путем сборки димеров - одной молекулы или двух идентичных молекул, соединенных вместе из альфа- и бета-тубулина, - микротрубочки существуют как в растительных, так и в животных клетках.

В растительных клетках микротрубочки образуются во многих местах внутри клетки, но в клетках животных микротрубочки начинаются с центросомы, органеллы около ядра клетки, которая также участвует в делении клетки. Минус конец представляет прикрепленный конец микротрубочки, а его противоположность является плюсом. Микротрубочки растут на плюсовой стороне за счет полимеризации димеров тубулина, а микротрубочки сжимаются с высвобождением.

Микротрубочки придают клетке структуру, которая помогает ей противостоять сжатию и обеспечивает путь, по которому везикулы (подобные мешочкам структуры, которые транспортируют белки и другие грузы) перемещаются по клетке. Микротрубочки также разделяют реплицированные хромосомы на противоположных концах клетки во время деления. Эти структуры могут работать самостоятельно или в сочетании с другими элементами клетки, образуя более сложные структуры, такие как центриоли, реснички или жгутики.

При диаметре всего 25 нанометров микротрубочки часто распадаются и реформируются так быстро, как это необходимо клетке. Период полувыведения тубулина составляет всего около суток, но микротрубочки могут существовать только в течение 10 минут, поскольку они находятся в состоянии постоянной нестабильности. Этот тип нестабильности называется динамической нестабильностью, и микротрубочки могут собираться и разбираться в соответствии с потребностями клетки.