Mușchii voluntari pot fi priviți ca o serie de fascicule paralele de fibre adunate împreună pentru a forma o unitate completă. Cele mai mici dintre ele — unitățile de bază ale activității musculare — sunt filamente de actină și miozină, atât de fine încât pot fi obserate numai la microscopul electronic. Ele sunt proteine cunoscute sub numele de proteine contractile.
Aceste filamente fascicule sunt denumite miofibrile. Printre miofibrile se află depozitele energetice ale mușchiului sub formă de glicogen, și furnizoni normali de energie, mitocondriile, în care oxigenul și substratul energetic sunt metabolizate pentru a produce energie.
Miofibrilele sunt grupate în fascicule mai mari numite fibre musculare. Acestea sunt de fapt celulele musculare cu nucleii celulari dispuși la periferie sub membrană. Fiecare fibră musculară vine în contact cu o fibră nervoasă care îi declanșează acțiunea ori de câte ori este necesar. Fibrele musculare sunt grupate în fascicule, cu un înveliș de țesut conjunctiv.
Un mușchi de dimensiuni mici este alcătuit din puține fascicule de fibre, în timp ce un mușchi de dimensiuni mari, cum ar fi gluteus maximus, poate fi alcătuit din sute de fascicule.
Întregul mușchi este învelit într-un țesut fibros. Are un corp muscular gros care se îngustează la capete, formând tendoanele, fiecare din acestea înserându-se pe un os.
Structura mușchiului neted nu prezintă același aranjament geometric ordonat al filamentelor și fibrelor; ea este constituită din celule fusiforme dispuse neomogen, deși are o contracție dependentă de acțiunea filamentelor de miozină și actină.
Observată la microscop, structura mușchiului cardiac este totuși aceeași ca a mușchiului voluntar, cu excepția faptului că fibrele formează o rețea.