细胞内微管蛋白的聚集程度会影响微管的长度，并进一步影响细胞形态。微管蛋白的分子量约为55kDa，为弱酸性蛋白质，等电点在5.2至5.8之间。微管蛋白和同属于运动性蛋白的肌动蛋白和肌球蛋白在一级结构上有许多相似性。很长一段时间，微管蛋白被认为只存在于真核生物中；但近来，一种原核细胞分裂蛋白FtsZ被发现在进化上与微管蛋白有联系。
α-微管蛋白和β-微管蛋白.α-微管蛋白和β-微管蛋白是构成微管的主要成分。要形成微管，这两类蛋白质需要首先结合GTP，然后结合到微管的（+）端（延伸端