Os microtúbulos são proteínas cilíndricas ocas espessas que ajudam a formar o citoesqueleto. Os microtúbulos têm papéis variados na célula. Esses filamentos ajudam a formar apêndices celulares como cílios e flagelos, que são responsáveis pela locomoção. Os cílios surgem de corpos basais, separados do corpo principal por uma estrutura semelhante a uma membrana que forma a zona de transição. Esta zona é a porta de entrada de lipídios e proteínas, criando uma composição única de lipídios e proteínas na membrana ciliar e no corpo. A fita central do flagelo é chamada de axonema e tem um arranjo de microtúbulos 9+2

Os microtúbulos ajudam as células a se moverem usando mecanismos como a modulação da polimerização da actina, regulando as vias de sinalização da Rho GTPase. Durante a polimerização da actina, com a ajuda do complexo +TIPs, os microtúbulos sequestram moléculas de sinalização e fatores de montagem de actina. Essas moléculas só são liberadas após a desmontagem dos microtúbulos, regulando assim a formação de lamelipódios e filopódios.

Os microtúbulos também podem regular as migrações direcionais quando atuam como trilhas para as proteínas motoras transportarem carga intracelular e moléculas de sinalização para a borda de ataque das células migratórias. Os microtúbulos corticais associados às junções de adesão focal ajudam a reciclar proteínas de adesão focal da membrana celular durante a motilidade celular. Eles também facilitam a conversa cruzada entre diferentes componentes do citoesqueleto. Esses microtúbulos passam por ciclos repetidos de resgate e catástrofe perto dos limites celulares para regular a motilidade celular.