微管的蛋白質稱為微管蛋白。微管蛋白是球形分子，有兩種類型：α微管蛋白(α-tubulin)和β微管蛋白(β-tubulin)，這兩種微管蛋白約占微管蛋白總量的80%~95%，具有相似的三維結構，能夠緊密地結合成二聚體，作為微管組裝的亞基。
α亞基由450個氨基酸組成，β亞基是由455個氨基酸組成，它們的分子量約55 kDa。
近年來人們又發現了γ微管蛋白，該蛋白定位于微管組織中心(microtubule organizing center, MTOC),對微管的形成、微管的數量和位置、微管極性的確定以及細胞分裂起到重要作用。