Mikrofilamenty znajdują się wewnątrz komórek i są to maleńkie pasma zbudowane z białka zwanego aktyną. Są one czasami określane jako włókna aktynowe lub cienkie włókna i pomagają wspierać strukturę komórki lub cytoszkieletu. Ponadto mikrofilamenty biorą udział w zmianie kształtu komórki, ruchu i podziałach komórek. Wewnątrz mięśnia mikrofilamenty ułożone są razem z grubymi włóknami z białka miozyny i razem umożliwiają zajście skurczu mięśnia.
Komórki eukariotyczne, które znajdują się u zwierząt i roślin, na ogół zawierają mikrofilamenty. Są zawarte w substancji wypełniającej komórkę, zwanej cytoplazmą. Każdy mikrofilament składa się z wielu maleńkich cząsteczek białka zwanego aktyną, które jest wytwarzane wewnątrz komórki. Poszczególne cząsteczki aktyny są zaokrąglone i splecione razem w długie łańcuchy. Dwa długie łańcuchy skręcają się wokół siebie, tworząc wydłużoną spiralę zwaną helisą, która tworzy jeden mikrofilament o średnicy około pięciu nanometrów.
W komórce mikrofilamenty zwykle znajdują się na obwodzie, tuż pod zewnętrzną powierzchnią. Tutaj mogą regulować kształt komórki, reagując na zmiany w otaczającym środowisku. Cienkie włókna odgrywają rolę w tworzeniu maleńkich wypustek z powierzchni komórki, znanych jako mikrokosmki. Mogą również tworzyć większy występ, umożliwiając komórce poruszanie się po powierzchni w sposób podobny do ameby. Mikrofilamenty biorą również udział w rozszerzaniu powierzchni niektórych komórek odpornościowych, aby pochłonąć niepożądane substancje.
Wewnątrz mięśni włókna aktynowe łączą się z włóknami miozyny w sposób, który zapewnia mięśniom ich siłę i zdolność do kurczenia się. Włókna miozyny są połączone razem, tworząc tak zwane grube włókna o średnicy około 15 nanometrów. Stosy grubych włókien i stosy cienkich włókien są ułożone naprzemiennie wzdłuż włókna mięśniowego, z lekko zachodzącymi na siebie końcami. Podczas skurczu mięśni powstają i pękają połączenia między cienkimi i grubymi włóknami, co powoduje, że włókna przesuwają się obok siebie ruchem przypominającym zapadkę.
Ponieważ komórki eukariotyczne zwierząt opierają swoje normalne funkcjonowanie na mikrofilamentach, niektóre grzyby i rośliny wytwarzają trucizny, aby je ukierunkować, jako ochronę przed zjedzeniem. Wiele toksyn w takich truciznach działa poprzez wiązanie się z cząsteczkami aktyny, zakłócając produkcję i zachowanie mikrofilamentów. Jednym z przykładów jest trucizna falloidynowa, znajdująca się w grzybach śmiertelnika i sugerowano, że spożywanie dużych ilości surowego mięsa może pomóc przeciwdziałać efektowi tej toksyny, dostarczając dużo dodatkowej aktyny, z którą falloidyna może się związać.