是一種球蛋白，是細胞內微管的基本結構單位。它是由兩個蛋白質分子，即α-、β-微管蛋白分子聚合而成的異二聚體；每個這樣的二聚體又與兩個核苷酸分子相結合，一個屬緊密結合，另一個為疏松結合，而且可以快速交換。分子量12萬，沉降系數6s。微管蛋白有兩個尺寸相等而結構不同的亞基(α和β)。其亞基分子量為5.5萬。
微管蛋白具有專一性地與某些抗有絲分裂藥劑，如秋水仙堿(colchicine)、長春花堿和鬼臼素等相結合。一旦與秋水仙堿相結合后就阻止了α-、β-微管蛋白(亞單位)聚合成微管蛋白質，從而完全失去形成微管的功能。微管蛋白對于保持細胞形狀、運動、胞內物質運輸起到了不可或缺的作用。