真核细胞有三种细胞骨架结构：微丝、中间丝和微管。微管直径约为25纳米，是这些纤维中最厚的。微管具有多种功能，包括细胞结构和支持、细胞器的运输、细胞的运动、以及在细胞分裂过程中染色体的分离。
微管是空心管，其壁由球状微管蛋白组成。每个微管蛋白分子都是一个异二聚体，由α-微管蛋白亚基和β-微管蛋白亚基组成。二聚体排列成一排称为原丝的直线。微管通常由13个原丝组成，并排排列，包裹在中空的核心周围。
由于这种排列，微管是极性的，这意味着它们有不同的末端。正端暴露有β-微管蛋白，负端暴露有α-微管蛋白。微管可以通过微管蛋白分子的聚合和分解迅速组装和生长。在这方面，双方表现不同。正端通常是快速生长端或添加微管蛋白的端，负端是缓慢生长端或微管蛋白分离的端，具体取决于情况。
这种动态不稳定过程是微管快速生长和收缩的过程，对细胞分裂过程中细胞骨架的重塑和生长神经元轴突的延伸等功能非常重要。
微管也可以是稳定的，通常通过与微管相关蛋白结合，帮助细胞保持其形状。其它蛋白质，称为运动蛋白，可以与微管相互作用，在特定的方向运输细胞器。例如，许多神经递质被包装成神经元细胞体中的小泡，然后沿着微管的“轨迹”沿着轴突向下运输，将小泡运送到需要的地方。最后，微管也可以伸出细胞外，形成丝状的鞭毛和纤毛，这些鞭毛和纤毛可以推动细胞（如精子）前进，也可以推动液体通过它们的表面，如在肺部。
