運動蛋白是一類分子馬達，可以沿著動物細胞的細胞質移動。他們將化學能轉化為機械功被水解的ATP。然而，鞭毛旋轉由質子泵驅動。

運動蛋白最突出的例子是肌肉蛋白肌球蛋白，它“驅動”動物的肌纖維收縮。動力蛋白是最背后的驅動力的主動轉運的蛋白質和囊泡在細胞質。驅動素和細胞質動力蛋白在細胞內轉運（如軸突轉運）和紡錘體的形成以及有絲分裂和減數分裂過程中染色體的分離中起著重要作用。軸索動力蛋白在纖毛和鞭毛中發現的“?白血球”對于細胞運動（例如在精子中）和液體運輸（例如在氣管中）至關重要。

當運動蛋白無法發揮其功能時，它們在細胞中的重要性就變得顯而易見。例如，已經確定驅動蛋白缺乏是Charcot-Marie-Tooth病和一些腎臟疾病的原因。動力蛋白的缺陷可導致慢性?感染的的呼吸道的纖毛無法功能，無需動力蛋白。肌球蛋白的許多缺陷與疾病狀態和遺傳綜合癥有關。因為肌球蛋白II對于肌肉收縮是必不可少的，肌肉肌球蛋白的缺陷可預期引起肌病。肌球蛋白在聽力過程中是必需的，因為它在立體睫毛的生長中起著重要作用，因此肌球蛋白的蛋白質結構缺陷可導致Usher綜合征和非綜合征性耳聾。

利用細胞骨架進行運動的運動蛋白根據其底物分為兩類：微絲或微管。肌動蛋白（如肌球蛋白）通過與肌動蛋白相互作用沿微絲移動，微管動力（如達因（Dynein）和驅動素）通過與微管蛋白相互作用沿微管移動。

微管馬達有兩種基本類型：正向馬達和負向馬達，具體取決于它們沿細胞內微管電纜“行走”的方向。

肌球蛋白是肌動蛋白運動蛋白的超家族，其將ATP形式的化學能轉化為機械能，從而產生力和運動。最早鑒定的肌球蛋白，肌球蛋白II，負責產生肌肉收縮。肌球蛋白II是一種細長的蛋白質，由兩條帶有運動頭的重鏈和兩條輕鏈形成。每個肌球蛋白頭均包含肌動蛋白和ATP結合位點。肌球蛋白的頭部結合并水解ATP，ATP提供了向肌動蛋白絲的正端走動的能量。肌球蛋白II在細胞分裂過程中也至關重要。例如，非肌肉肌球蛋白II雙極粗絲提供在胞質分裂過程中將細胞分為兩個子細胞所需的收縮力。除了肌球蛋白II外，許多其他類型的肌球蛋白還負責非肌肉細胞的各種運動。例如，肌球蛋白參與細胞內組織和富含肌動蛋白的結構在細胞表面的突出。肌球蛋白V參與囊泡和細胞器的運輸。肌球蛋白XI參與細胞質流化，其中沿細胞中微絲網絡的運動允許細胞器和細胞質沿特定方向流化。已知十八種不同的肌球蛋白。

肌球蛋白馬達的基因組表示：

• 真菌（酵母）：5
• 植物（擬南芥）：17
• 昆蟲（果蠅）：13
• 哺乳動物（人類）：40
• Chromadorea（線蟲秀麗隱桿線蟲）：15