El interior de la célula eucariota posee una organización interna estructural y funcional establecida por una serie de filamentos proteicos que forman un entramado resistente y dinámico que se extiende a través del citoplasma, sobre todo entre el núcleo y la cara interna de la membrana plasmática, aunque también en el interior del núcleo. A este conjunto de filamentos se le denomina citoesqueleto.
La palabra citoesqueleto es un término morfológico y estructural que deriva de las primeras observaciones realizadas con el microscopio electrónico. Puede llevar a engaño puesto que no es un entramado inerte y fijo que funciona únicamente como andamiaje para dar soporte físico a la células y a sus diferentes estructuras. El citoesqueleto es una estructura muy cambiante. A pesar de su nombre, el citoesqueleto es una estructura muy dinámica que no constituye sólo los huesos de las células sino también sus músculos. Esta versatilidad se basa en sus propiedades.
Polimerización y despolimerización. Los filamentos del citoesqueleto se forman por la polimerización de unidades proteicas que no establecen uniones químicas entre sí, sino eléctricas. De este modo los filamentos se pueden ensamblar (polimerizar) y deshacer (despolimerizar) con mucha facilidad y según las necesidades de las células. La célula puede crear y modificar andamiajes de filamentos de citoesqueleto donde se necesitan. Las unidades que forman el citoesqueleto pasan del estado unido (polimerizado) a estar libres en el citosol de una manera constante.
Polarización. Algunos filamentos del citosesqueleto son estructuras polarizadas, es decir, sus unidades se asocian siempre con la misma orientación, de manera que poseen un extremo diferente del otro. Esta organización es importante para determinar la forma y dirección de polimerización del propio filamento, así como indicar su polaridad a otras proteínas que se mueven a lo largo del filamento en una dirección específica.
Regulación. La célula posee una gran cantidad de proteínas para regular la organización y actividad de los filamentos del citoesqueleto. Son herramientas que se usan para manipular este entramado tridimensional. Entre las más destacadas están las proteínas motoras, moléculas que usan a algunos filamentos del citoesqueleto como raíles o carreteras para transportar cargas (moléculas, vesículas u orgánulos) entre distintos puntos del citosol. También hay otras proteínas asociadas que determinan la organización celular de los filamentos, su interacción con otros elementos celulares, así como su afectar a su capacidad de polimerización y despolimerización.
El citoesqueleto desarrolla una cantidad asombrosa de funciones en las células eucariotas. Así, gracias a ellos, las células se puedan mover, establecer y cambiar la forma celular, establecer la polaridad de algunas células, condeguir la disposición adecuada de los orgánulos, establecer la comunicación entre ellos, realizar los procesos de endocitosis y exocitosis, llevar a cabo la división celular (tanto meiosis como mitosis), ser el lugar de anclaje de moléculas y orgánulos, resistir presiones mecánicas y reaccionar frente a deformaciones, entre otras muchas más. El citoesqueleto parece ser un invento de las células eucariotas, aunque se han encontrado proteínas homólogas en las células procariotas. Su función mecánica es particularmente importante en las células animales, donde no existe una pared celular que dé consistencia a las células. Sin el citoesqueleto la célula se rompería puesto que la membrana es básicamente una lámina de grasa.
Hay tres tipos de filamentos que forman el citoesqueleto: los filamentos de actina o microfilamentos, los microtúbulos y los filamentos intermedios (Figura 1). Los filamentos de actina, polímeros cuya unidad repetida es la proteína actina, son los principales responsables de los movimientos celulares, de los procesos de endocitosis y fagocitosis, y de la citocinesis (última etapa de la división celular). Son los que producen las contracción de las células musculares, también ayudan a la cohesión celular puesto que contactan con estructuras como las uniones adherentes y con las uniones estrechas, ambas complejos de unión que unen a las células entre sí. Se denominan microfilamentos porque su diámetro es menor que el de los otros componentes del citoesqueleto. Los microtúbulos, como su nombre indica, son tubos cuyas paredes están formadas por repeticiones de dímeros de dos proteínas: α- y β-tubulina. Estos filamentos son indispensables para el desplazamiento intracelular de orgánulos y vesículas, forman el esqueleto de cilios y flagelos, permiten la segregación de cromosomas durante la división celular, etcétera. Tanto los filamentos de actina como los microtúbulos necesitan la ayuda de una proteínas denominas motoras para llevar a cabo sus funciones, las cuales se comportan como auténticos motores capaces de crear movimiento, cualquiera que éste sea. Estas proteínas arrastran cargas siguiendo la senda de los filamentos de actina o de los microtúbulos. Los filamentos intermedios son los responsables de mantener la integridad física de las células animales puesto que funcionan a modo de cables intracelulares que se anclan a complejos de unión como los desmosomas y los hemidesmosas, lo que permite la cohesión entre células contiguas y de las células con la matriz extracelular, respectivamente, y por tanto la cohesión de los tejidos. Son especialistas en resistir tensiones mecánicas y deformaciones celulares. Al contrario que los otros componentes del citoesqueleto, los filamentos intermedios son polímeros formados por unidades pertenecientes a varias familias de proteínas entre las que se encuentran las queratinas, las vimentinas, las láminas de la envuelta nuclear, etcétera.
Citosol 
