ไมโครทิวบูล[2] (อังกฤษ: Microtubule) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยทิวบูลินที่ประกอบเป็นส่วนหนึ่งของไซโทสเกเลตันและช่วยให้เซลล์ยูคารีโอตสามารถคงรูปร่างและโครงสร้างได้ ไมโครทิวบูลสามารถเจริญเติบโตได้ยาวถึง 50 ไมโครเมตร และมีพลวัติ (dynamic) สูงมาก เส้นผ่านศูนย์กลางวงนอกของไมโครทิวบูลอยู่ที่ 23 ถึง 27 nm[3] ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางชั้นในอยู่ที่ 11 ถึง 15 nm.[4] ไมโครทิวบูลเกิดจากการพอลิเมอไรส์ของโปรตีนไดเมอร์ที่ประอบด้วยโปรตีนทรงกลมสองอัน คือ อัลฟ่าและเบตาทิวบูลิน ซึ่งจะประกอบกันเป็นโปรโตฟิลาเมนต์ (protofilaments) ที่จากนั้นจะสามารเชื่อมต่อกันในในแนวข้าง (laterally) เพื่อก่อขึ้นเป็นท่อกลวงที่เรียกว่าไมโครทิวบูล[5] รูปแบบที่พบมากที่สุดของไมโครทิวบูลประกอบด้วยโปรโตฟิลาเมนต์ 13 อัน เรียงกันในแบบทรงท่อ (tubular arrangement)ไมโครทิวบูลนั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการต่าง ๆ ภายในเซลล์ เช่น การคงโครงสร้างของเซลล์ และประกอบกับไมโครฟิลาเมนต์ และอินเตอร์มีเดียตฟิลาเมนต์ขึ้นเป็นไซโทสเกเลตัน นอกจากนี้ไมโครทิวบูลยังประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างภายในของซิเลีย และแฟลกเจลลา ไมโครทิวบูลเป็นฐานรองรับในกระบวนการขนส่งสารภายในเซลล์, การเคลื่อนย้ายเวซิเคิลสำหรับการหลั่ง, การเคลื่อนที่ของออร์แกเนลล์ และการรวมในระดับมาโครโมเลกุลภายในเซลล์ (intracellular macromolecular assemblies) ซึ่งเกี่ยวข้องกับ ไดนีอิน (dynein) และ คิเนซิน (kinesin)[6] ในการแบ่งเซลล์นั้น ไมโครทิวบูลป็นองค์ประกอบสำคัญในสปินเดิลแอพพาราตัส (Spindle apparatus) ซึ่งดึงโครโมโซมออกจากกันในไมโตซิสของยูคารีโอต