La forma de la célula y su capacidad para generar movimientos coordinados depende de una completa red interna de proteínas filamentosas que se encuentran en el citoplasma y que constituyen el citoesqueleto. El citoesqueleto es el responsable de que algunas células pueden emitir pseudópodos en el proceso de fagocitosis, de que las células musculares se contraigan y de que los orgánulos se muevan en el interior del citoplasma. Se describen tres tipos de filamentos proteínicos que forman el citoesqueleto: Los microtúbulos y sus proteínas asociadas, con un diámetro de 24 nm son los filamentos más gruesos y están formados por la polimerización de una proteína llamada tubulina. Los microtúbulos tienen una función de soporte dando forma a la célula, pero también sirven para el transporte de sustancias y orgánulos a través del citosol. También asisten a la célula en sus movimientos como en la formación de pseudopodos y el movimiento de vesículas en los procesos de endocitosis y secreción. Los microfilamentos de actina, de 7 nm de grueso, son los más finos y constan de polímeros de actina G, una proteína. En las células musculares, los microfilamentos de actina se asocian a los de miosina y el deslizamiento de unos sobre otros permite la contracción muscular. Los filamentos intermedios, con una diámetro de 10-11 nm tienen distinta composición proteica según la célula de donde procedan. Por ejemplo, en las células epiteliales de la piel, están compuestos fundamentalmente por keratinas, mientras que muchos fibroblastos contienen filamentos a base de vimentina
