La quimiotaxis es el desplazamiento que realizan las células móviles en el medio líquido en el que se encuentran, a favor o en contra de un gradiente químico. Para ello las células poseen receptores celulares que captan las sustancias químicas y se mueven en la dirección donde se encuentran dichas sustancias quimiotácticas. La quimiotaxis es por tanto un sistema de respuesta sensorial de locomoción, gobernado químicamente.
El control de la motilidad celular permite a cualquier célula libre desplazarse hacia un medio ambiente favorable en nutrientes, pH, temperatura, etc. Esa motilidad celular y la quimiotaxis ejercen una función muy importante en la capacidad de infectar de algunos microorganismos.
En los seres pluricelulares, las principales células con capacidad quimiotáctica son los leucocitos, como los neutrófilos y los macrófagos, tan importantes en el sistema inmune y en los procesos de inflamación.
En el mecanismo molecular de la quimiotaxis intervienen proteínas sensoriales de la membrana plasmática llamadas quimiorreceptores que detectan el gradiente quimiotáctico en función del tiempo e interaccionan con proteínas del citoplasma como la actina por medio del ión calcio para modular el movimiento de cilios, flagelos o pseudópodos.