O músculo esquelético é formado por células compridas, com numerosos núcleos na periferia, chamadas fibras musculares, com 80 a 100 micrómetro de diâmetro cada. Elas inserem-se nos tendões através da camada mais externa da membrana celular, ou sarcolema, a qual é constituída por fibrilas de colagénio. Todo o músculo é envolvido por uma bainha de tecido conjuntivo, o epimísio.
Ele é constituído por vários feixes ou fascículos musculares, cada um deles envolvidos pelo perimísio. As fibras musculares são as unidades contrácteis e encontram-se dentro dos fascículos musculares, sendo cada uma delas envolvida pelo endomísio.
O aparelho contráctil de cada fibra é subdividido em miofibrilas, orientadas longitudinalmente em feixes de filamentos finos e filamentos grossos, atravessando todo o comprimento da fibra muscular.
Os filamentos finosos são constituídos por moléculas de actina e os grossos por moléculas de miosina, e é no deslizamento que acontece entre os dois tipos de filamentos que vai surgir a força mecânica de contracção.
Os filamentos finos estão inseridos numa estrutura proteica, orientada perpendicularmente, que ao microscópio óptico toma o nome de banda Z, a qual se encontra em intervalos regulares ao longo da miofibrila. A porção da miofibrila situada entre duas bandas Z toma o nome de sarcómero, que é a mais simples unidade molecular de contracção muscular.