细胞质由细胞器，称为胞质溶胶的水溶液和称为细胞骨架的蛋白质支架框架组成。细胞溶质就好比一碗富含离子的肉汤，诸如葡萄糖的小有机分子和诸如蛋白质的大分子。其中也包括发生在细胞质中，蛋白质合成在内的几种细胞过程。
细胞溶胶的组成促进蛋白质折叠，使疏水性氨基酸侧链远离水溶液并朝向蛋白质核心。然而，细胞压力如老化和pH、温度或渗透压的变化会导致蛋白质错误折叠。错误折叠的蛋白质可能聚集在细胞质中形成不溶的沉积物。不溶性蛋白质聚集体与阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性侧索硬化等神经退行性疾病有关。
真核细胞骨架由三种丝状蛋白组成：微管、微丝和中间丝。
微管是由微管蛋白组成的最大类型的纤维。微管是一种动态结构，通过在微管链末端添加或移除微管蛋白分子，微管可以生长或收缩。它们提供结构稳定性，并为蛋白质和囊泡在细胞内的运输提供轨迹。此外，微管在细胞分裂中起着至关重要的作用，它提供了一个将染色体引导到细胞两端的框架。
微丝是最小的细胞骨架丝，由一种叫做肌动蛋白的蛋白质构成。肌动蛋白丝可以快速组装和拆卸。因此，它们能够在单细胞生物中移动，如变形虫或白细胞迁移到感染部位。在骨骼肌细胞中，肌动蛋白丝沿着肌球蛋白丝滑动，介导肌肉收缩。
中间丝不像微管或肌动蛋白丝那样有活力。它们提供结构支持，并根据特定细胞类型由不同类型的蛋白质组成。例如，头发和指甲中的中间丝含有角蛋白，而肌肉细胞则含有去纤维蛋白。
