肌细胞是肌肉的基本结构和功能单位。每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维平行排列的肌原纤维。肌原纤维由粗细两种肌丝构成，粗肌丝形成暗带（A带），细肌丝连于Z线，纵贯明带（I带）全长，并伸入A带，与粗肌丝交错对插。

肌肉收缩时，肌细胞膜去极化，动作电位传入肌细胞内，引起肌浆网释放Ca²⁺，激活横桥上的ATP酶，ATP水解释放能量，供肌肉收缩。因此，通常把以肌细胞膜电变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程之间的中介过程称为兴奋-收缩耦联。其过程主要包括：①兴奋通过横小管系统传到肌细胞内部。②三联管处的信息传递。③肌质网对Ca²⁺再回收。

肌肉收缩时，肌纤维缩短，其机制为肌丝滑行原理。当肌肉收缩时，细肌丝在粗肌丝的牵引下向A带中央滑动，相邻的各Z线相互靠近，肌小节缩短，导致肌原纤维及整条肌纤维和整块肌肉缩短。

当Ca²⁺泵回到肌浆网储存起来，肌肉收缩即结束，直到新的动作电位再次传到肌细胞膜。

根据肌肉收缩时产生的肌肉长度和张力的变化，将肌肉收缩的形式分为向心收缩、等长收缩和离心收缩。肌肉向心收缩时，肌肉长度缩短，起止点相互靠近，是骨骼肌主动用力的收缩形式，做正功。肌肉等长收缩时，产生肌肉张力，但肌肉长度不发生变化。肌肉离心收缩时，产生肌肉张力，肌肉被拉长，同时，由于外力大于肌肉收缩产生的张力，造成细肌丝从粗肌丝中部分拉出，使肌节变长。