Mikrotubule su vlaknaste, šuplje šipke koje djeluju prvenstveno kao potpora i oblikovanje ćelija. Oni također funkcioniraju kao rute duž kojih organele mogu se kretati kroz citoplazmu. Mikrotubule se obično nalaze u svim eukariotskim stanicama i sastavni su dio citoskeleta, kao i cilija i flagela. Mikrotubule su sastavljene od proteinskog tubulina.
Mikrotubuli igraju ogromnu ulogu u kretanju unutar stanice. Oni tvore vretenasta vlakna koja manipuliraju i odvajaju kromosome tijekom mitoza faza stanični ciklus. Primjeri mikrotubulnih vlakana koja pomažu u staničnoj diobi uključuju polarna vlakna i kinetohora.
Mikrotubule također tvore stanične strukture nazvane centriole i asters. Obje ove strukture nalaze se u životinjskim stanicama, ali ne i u biljnim stanicama. Centriole su sastavljene od skupina mikrotubula raspoređenih u uzorku 9 + 3. Asteri su mikrotubule u obliku zvijezde koje se formiraju oko svakog para centriola tijekom diobe stanica. Centriole i asteri pomažu organizirati sastavljanje vretenastih vlakana koja pomiču kromosome tijekom stanične diobe. To osigurava da svaka kćerna stanica dobije točan broj kromosoma nakon mitoze ili mejoze. Centriole također čine cilija i flagella, koji omogućuju kretanje stanica, što je dokazano u spermatozoidima i stanicama koje liniju pluća i ženski reproduktivni trakt.
Kretanje stanica ostvaruje se odvajanjem i ponovnim sastavljanjem aktinskih filamenata i mikrotubula. Aktinski filamenti ili mikrofilamenti su čvrsta vlakna štapa koja su sastavni dio citoskeleta. Motorni proteini, poput miozina, kreću se duž aktinskih filamenata i uzrokuju da se vlakna citoskeleta kliziju jedna pored druge. Ovo djelovanje između mikrotubula i proteina stvara kretanje stanica.