Le noyau d'une cellule contient du matériel génétique appelé chromosomes ; la membrane nucléaire, appelée enveloppe nucléaire, qui contrôle la croissance et la reproduction de la cellule ; et un liquide appelé nucléoplasme. Le noyau gère le matériel génétique de la cellule et contrôle les activités de la cellule.
Les chromosomes du noyau contiennent de l'ADN, ou acide nucléique, qui contient des informations sur l'hérédité et des instructions pour la croissance, le développement et la reproduction des cellules. L'acide ribonucléique, également connu sous le nom d'ARN, est combiné à des protéines pour créer des structures denses appelées ribosomes, qui sont également contenues dans le noyau. Les ribosomes organisent et gèrent essentiellement les protéines des cellules internes. Le nucléosquelette est une partie du noyau qui ajoute un support mécanique à l'ensemble de la cellule.
La membrane nucléaire, qui se compose d'une membrane interne et d'une membrane externe, sépare complètement le noyau du reste de la cellule. La membrane contrôle les molécules qui vont et viennent de la cellule. La membrane est imperméable aux grosses molécules, à moins que les plus grosses molécules ne traversent l'un des pores de la membrane et soient transportées vers le noyau de la cellule par des protéines spécifiques. Les pores sont également nécessaires pour le transfert d'importantes molécules plus petites dans les deux sens entre la cellule interne et d'autres cellules. Chez les mammifères, le noyau compose environ 10 % de la cellule.