Для образования свободных микротрубочек в клетке имеется небольшое число (чаще всего 1-2) цитоплазматических центров — организаторов микротрубочек. Это плотные, аморфные, иногда зернистые, волокнистые или иного строения (со спиральными или трубчатыми элементами) участки цитоплазмы. Они осуществляют синтез микротрубочек до этапа коротких комплексов, сходных с протофиламентами (инициация).
Удлинение (полимеризация) происходит спонтанно за счет обильного клеточного запаса димерного тубулина. Равновесие димеры тубулина микротрубочки обратимо, при делении ядра (в профазе) большинство микротрубочек растворяется.