De nucleolus is veruit de gemakkelijkst herkenbare substructuur in de eukaryote celkern, en kan worden gezien met behulp van een verscheidenheid van kleurstoffen en met fasecontrastmicroscopie. In budding yeast neemt de enkele nucleolus bijna de helft van de kern in beslag. Cellen van andere soorten hebben vaak meerdere nucleoli. De nucleolus is een ribosomenfabriek, die bestaat uit desoxyribonucleïnezuur (DNA), ribonucleïnezuur (RNA) en eiwitten. In de nucleolus wordt een lang ribosomaal RNA (rRNA) voorlopermolecuul uit het DNA getranscribeerd, verwerkt tot drie rijpe RNA’s, en samen met specifieke eiwitten verpakt tot de grote en kleine ribosomale subeenheden. Zodra de subeenheden zijn geassembleerd, worden zij uit de nucleolus naar het cytoplasma vervoerd voor gebruik bij de translatie (eiwitsynthese).
Nucleoli zijn geen statische structuren. Zij demonteren tijdens mitose en hervormen in de vroege G1 fase. Nucleolaire vorming veroorzaakt geen expressie van rRNA genen. Integendeel, nucleoli zijn het resultaat van rRNA transcriptie en verwerking.
Onder de elektronenmicroscoop bekeken, bestaat een nucleolus uit twee afzonderlijke delen: de fibrillaire component en de korrelige component. De fibrillaire component kan worden onderverdeeld in twee compartimenten: de dichte fibrillaire component en het fibrillaire centrum. De fibrillaire centra bevatten grote hoeveelheden RNA-polymerase I, dat rRNA transcribeert. Transcriptie van rRNA-genen vindt vermoedelijk plaats op het grensvlak tussen de dichte fibrillaire component en het fibrillaire centrum. Latere stadia van ribosoom-assemblage vinden plaats in de korrelige component.
Menselijke chromosomen bevatten vijf nucleolaire organizer regio’s (NOR’s genoemd), gelegen op de korte armen van de chromosomen 13, 14, 15, 21, en 22. Bij de mens bevat elke NOR ongeveer honderd tandem-herhaalde kopieën van het rRNA-gen. De NOR’s van verschillende chromosomen komen gewoonlijk in de interfase bij elkaar. Een enkele nucleolus is dus vaak opgebouwd uit rRNA-genen van twee of meer verschillende NOR’s. Sommige soorten hebben slechts één enkel NOR-dragend chromosoom en dus één enkele nucleolus.
Naast de gevestigde functie van nucleoli in ribosoom assemblage, suggereert recent bewijs dat nucleoli ook betrokken zijn bij verschillende andere cellulaire processen, waaronder assemblage en modificatie van verschillende kleine ribonucleoproteïnen (RNPs), sequestratie van belangrijke celcyclus regulerende eiwitten, export van andere nietribosomale RNA’s, en controle van cellulaire senescentie of veroudering.