Mikrotubulus berfungsi membentuk sitoskeleton, jaringan struktural sel. Sitoskeleton menyediakan dukungan mekanis, transportasi, motilitas, segregasi kromosom dan pengaturan sitoplasma. Mikrotubulus mampu menghasilkan kekuatan dengan berkontraksi, dan mereka memungkinkan transportasi seluler bersama dengan protein motorik. Mikrotubulus dan filamen aktin memberikan kerangka batin ke sitoskeleton dan memungkinkannya untuk mengubah bentuknya saat bergerak.

Mikrotubulus terlibat dalam segregasi kromosom selama mitosis dan meiosis, membentuk spindel aparatus. Mereka berinti di sentromer, yang merupakan pusat pengatur mikrotubulus (MTOCs), untuk membentuk alat spindel. Mereka juga diatur dalam tubuh basal silia dan flagella seperti struktur internal.

Mikrotubulus memungkinkan regulasi gen melalui ekspresi spesifik dari faktor transkripsi, yang mempertahankan ekspresi diferensial gen, dengan bantuan sifat mikrotubulus yang dinamis.