Mikrotubuli er nukleerede og organiseret af det såkaldte [[mikrotubulusorganiserende center]] (MTOC), der kan bestå af [[centrosom]]er eller [[basallegeme]]r. De er en del af det strukturelle netværk, [[cytoskelet]]tet, internt i cellen [[cytoplasma]], men ud overovellllr den blotte strukturelle funktion, indgår mikrotubuli tillige i mange andre processer. De er i stand til at vokse og formindskes for at generere kraft, og der findes også motorproteiner, som kan foranstalte bevægelse langs en mikrotubulus. En væsentlig struktur, hvori mikrotubuli indgår, er det tentrådsapperat, der dannes i [[mitose]]n i [[eukaryot]]e celler for at sikre en korrekt adskillelse af [[kromosom]]erne under celledelingen. Mikrotubuli indgår også i eukaryote cellers [[cilia]] og [[flagella]], hvor de foranstalter disse organellers motilitet. Dertil står mikrotubuli i vid udstrækning for den aktive transport af organeller og andre cellestrukturer internt i cellen.
