在細胞基質中分布的由蛋白質纖維組成的支架，可以維持細胞形狀，並與細胞運動、物質運輸、染色體移動等功能有關。細胞骨架系統還是細胞內能量轉換的主要場所。在細胞及細胞內組分的運動、細胞分裂、細胞壁的形成、信號轉導以及細胞核對整個細胞生命活動的調節中具有重要作用。
證明細胞骨架存在的實驗比較多。例如，在用秋水仙素處理細胞後，微管破壞，呈紡錘狀的植物精子便變成球形，所以說微管起骨架作用，保持原生質體的壹定形狀。壹些特異性藥物，如細胞松弛素B和細胞松弛素D是微絲特異性抑制劑，能特異性破壞微絲，而鬼筆環肽可穩定微絲和促進微絲聚合。