Los microfilamentos se encuentran dentro de las células y son pequeños filamentos hechos de una proteína llamada actina. A veces se les conoce como filamentos de actina, o filamentos delgados, y ayudan a soportar la estructura de la célula o citoesqueleto. Además, los microfilamentos están involucrados en cambiar la forma de la célula, el movimiento y la división celular. Dentro del músculo, los microfilamentos están dispuestos junto con filamentos gruesos hechos de proteína de miosina, y juntos permiten que ocurra la contracción muscular.
Las células eucariotas, que se encuentran en animales y plantas, generalmente contienen microfilamentos. Están contenidos dentro de la sustancia que llena la célula, conocida como citoplasma. Cada microfilamento está formado por muchas moléculas pequeñas de una proteína llamada actina, que se fabrica dentro de la célula. Las moléculas de actina individuales se redondean y se trenzan juntas en largas cadenas. Dos cadenas largas se tuercen una alrededor de la otra para formar una espiral alargada conocida como hélice, y esto crea un microfilamento con un diámetro de alrededor de cinco nanómetros.
En la célula, los microfilamentos generalmente se encuentran reunidos alrededor de la periferia, justo debajo de la superficie externa. Aquí pueden regular la forma de la célula, respondiendo a los cambios en el entorno circundante. Los filamentos delgados juegan un papel en la formación de pequeñas proyecciones de la superficie celular, conocidas como microvellosidades. También pueden formar una protuberancia más grande, lo que permite que una célula se mueva de forma similar a una ameba a través de una superficie. Los microfilamentos también están involucrados en extender las superficies de algunas células inmunes para engullir sustancias no deseadas.
Dentro del músculo, los filamentos de actina se combinan con los filamentos de miosina de una manera que les da a los músculos su fuerza y capacidad para contraerse. Los filamentos de miosina se agrupan para formar lo que se llama filamentos gruesos, con un diámetro de aproximadamente 15 nanómetros. Las pilas de filamentos gruesos y las pilas de filamentos delgados se disponen alternativamente a lo largo de una fibra muscular, con sus extremos ligeramente superpuestos entre sí. Durante la contracción muscular, los enlaces entre los filamentos finos y gruesos se hacen y se rompen, lo que hace que los filamentos se deslicen entre sí en un movimiento similar a un trinquete.
Como las células eucariotas en los animales dependen de los microfilamentos para funcionar normalmente, algunos hongos y plantas producen venenos para atacarlos, como protección contra el consumo. Muchas de las toxinas en tales venenos funcionan uniéndose a las moléculas de actina, interfiriendo con la producción y el comportamiento de los microfilamentos. Un ejemplo es el veneno de faloidina, que se encuentra en los hongos de la tapa de la muerte, y se ha sugerido que comer grandes cantidades de carne cruda puede ayudar a contrarrestar el efecto de esta toxina, al proporcionar mucha actina adicional a la que se une la faloidina.