Microfilamentele se găsesc în interiorul celulelor și sunt fire minuscule formate dintr-o proteină numită actină. Acestea sunt uneori denumite filamente de actină sau filamente subțiri și ajută la susținerea structurii celulei sau a citoscheletului. În plus, microfilamentele sunt implicate în schimbarea formei celulei, în mișcarea și diviziunea celulei. În interiorul mușchilor, microfilamentele sunt aranjate împreună cu filamente groase din proteină miozină și, împreună, permit contracția musculară.
Celulele eucariote, care se găsesc la animale și plante, conțin în general microfilamente. Ele sunt conținute în substanța care umple celula, cunoscută sub numele de citoplasmă. Fiecare microfilament este alcătuit din multe molecule minuscule ale unei proteine numite actină, care este produsă în interiorul celulei. Moleculele individuale de actină sunt rotunjite și sunt legate împreună în lanțuri lungi. Două lanțuri lungi se răsucesc unul în jurul celuilalt pentru a forma o spirală alungită cunoscută sub numele de helix, care creează un microfilament cu un diametru de aproximativ cinci nanometri.
În celulă, microfilamentele se găsesc de obicei adunate în jurul periferiei, chiar sub suprafața exterioară. Aici pot regla forma celulei, răspunzând la schimbările din mediul înconjurător. Filamentele subțiri joacă un rol în formarea de mici proiecții de la suprafața celulei, cunoscute sub numele de microvilozități. Ele pot forma, de asemenea, o proeminență mai mare, permițând unei celule să se miște într-un mod asemănător unei amibe pe o suprafață. Microfilamentele sunt, de asemenea, implicate în extinderea suprafețelor unor celule imune pentru a înghiți substanțe nedorite.
În interiorul mușchilor, filamentele de actină se combină cu filamentele de miozină într-un mod care conferă mușchilor puterea și capacitatea de a se contracta. Filamentele de miozină sunt strânse împreună pentru a forma ceea ce se numesc filamente groase, cu un diametru de aproximativ 15 nanometri. Stivele de filamente groase și stivele de filamente subțiri sunt aranjate alternativ pe lungimea unei fibre musculare, cu capetele ușor suprapuse unele pe altele. În timpul contracției musculare, legăturile dintre filamentele subțiri și cele groase sunt făcute și rupte, determinând filamentele să alunece unul pe lângă celălalt într-o mișcare asemănătoare cu clichetul.
Deoarece celulele eucariote ale animalelor se bazează pe microfilamente pentru a funcționa normal, unele ciuperci și plante produc otrăvuri pentru a le ținti, ca protecție împotriva consumului. Multe dintre toxinele din astfel de otrăvuri funcționează prin legarea de moleculele de actină, interferând cu producția și comportamentul microfilamentelor. Un exemplu este otrava cu faloidină, care se găsește în ciupercile cu cap de moarte și s-a sugerat că consumul de cantități mari de carne crudă poate ajuta la contracararea efectului acestei toxine, oferind o mulțime de actină suplimentară de care se leagă faloidina.