Die Struktur der Skelettmuskulatur unterscheidet sich geringfügig von den anderen beiden Hauptmuskeltypen, der Herzmuskulatur und der glatten Muskulatur. Der Skelettmuskel, auch quergestreifter Muskel genannt, hat aufgrund zweier überlappender Proteine, die es dem Muskel ermöglichen, sich schnell zu kontrahieren, ein gestreiftes Aussehen. Gestreckte zylindrische Zellen, auch Muskelfasern genannt, bilden auch den Aufbau der Skelettmuskulatur. Jede Skelettmuskelzelle enthält mehrere hundert Kerne, im Gegensatz zu dem einzelnen Kern, der in den Zellen anderer Muskeltypen zu finden ist. Muskelfasern haben Membranen sowie Filamente, die Myofibrillen genannt werden, Strukturen, die für ihre kontraktile Funktion besonders wichtig sind.
Drei Arten von Muskelgewebe, einschließlich der Skelett-, Herz- und glatten Muskulatur, bilden das menschliche Muskelsystem. Skelettmuskeln sind der am häufigsten vorkommende Muskeltyp, da sie das gesamte Skelett des menschlichen Körpers bedecken und ihm Bewegung verleihen. Diese haben zwei alternative Namen: gestreifte Muskeln wegen ihres kreuzgestreiften Aussehens und willkürliche Muskeln, weil das Bewusstsein ihre Handlungen kontrollieren kann. Muskelfasern ziehen sich aufgrund des Vorhandenseins von Myofibrillen oder winzigen Filamenten, die zwei überlappende Proteine namens Aktin und Myosin enthalten, schnell zusammen. Wie unter einem Mikroskop zu sehen ist, überlappen dunkle Bänder, die von Myosin gebildet werden, helle Bänder, die von Aktin gebildet werden, was zu einem gestreiften Aussehen der Skelettmuskelstruktur führt.
Die Muskelkontraktion wird hauptsächlich durch die chemische Reaktion zwischen Myosin und Aktin ermöglicht und durch die Wirkung von Calciumionen und zwei anderen Proteinen, die zusammenwirken, genannt Troponin und Tropomyosin, gesteuert. Wenn Calciumionen aus dem sarkoplasmatischen Retikulum der Skelettmuskulatur freigesetzt werden und sich dann mit Troponin verbinden, kommt es zu einer chemischen Reaktion und damit zu einer Muskelkontraktion. Die Freisetzung von Calciumionen bewirkt, dass das Troponin seine Position ändert, wodurch das Tropomyosin weggedrückt wird, sodass Myosin Platz machen kann, um Aktin zu „erreichen“ und mit ihm zu interagieren. Wenn Calciumionen im sarkoplasmatischen Retikulum gespeichert bleiben, tritt keine Muskelkontraktion auf und ein Muskel wird daher als „ruhend“ oder in einem entspannten Zustand bezeichnet.
Die Struktur der Skelettmuskulatur besteht auch aus zwei Membransystemen, der Plasma- oder Zellmembran und dem sarkoplasmatischen Retikulum, die beide am Kontraktionsprozess beteiligt sind. Jede Muskelfaser ist von der Zellmembran umgeben, die röhrenförmige Fortsätze aufweist, die als Quertubuli bezeichnet werden. Die Übertragung elektrischer Impulse, die die Kontraktion aktivieren, erfolgt durch transversale Tubuli, die sich tief in die Muskelfasern erstrecken. Währenddessen gibt das sarkoplasmatische Retikulum, das sich innerhalb der Muskelfasern befindet, während der Muskelkontraktion Kalzium frei und speichert Kalzium während der Muskelentspannung. Ein charakteristisches Muster, das Triade genannt wird, wird gebildet, weil sich das sarkoplasmatische Retikulum sehr nahe den Querkanälchen befindet.