La estructura de los músculos esqueléticos es ligeramente diferente de los otros dos tipos principales de músculos, los músculos cardíacos y lisos. También llamado músculo estriado, el músculo esquelético tiene una apariencia rayada debido a dos proteínas superpuestas que permiten que el músculo se contraiga rápidamente. Las células cilíndricas alargadas, que también se denominan fibras musculares, también forman la estructura de los músculos esqueléticos. Cada célula del músculo esquelético contiene varios cientos de núcleos, a diferencia del núcleo único que se encuentra en las células de otros tipos de músculos. Las fibras musculares tienen membranas y filamentos llamados miofibrillas, estructuras que son particularmente importantes para su función contráctil.
Tres tipos de tejido muscular, incluidos los músculos esqueléticos, cardíacos y lisos, conforman el sistema muscular humano. Los músculos esqueléticos son el tipo de músculo más abundante, ya que cubren y proporcionan movimiento a todo el esqueleto del cuerpo humano. Estos tienen dos nombres alternativos: músculos estriados, debido a su apariencia de rayas cruzadas, y músculos voluntarios porque la mente consciente puede controlar sus acciones. Las fibras musculares se contraen rápidamente debido a la presencia de miofibrillas, o pequeños filamentos que contienen dos proteínas superpuestas llamadas actina y miosina. Como se ve al microscopio, las bandas oscuras formadas por miosina se superponen con las bandas claras formadas por actina, lo que da como resultado la apariencia de rayas de la estructura de los músculos esqueléticos.
La contracción muscular es posible principalmente por la reacción química entre la miosina y la actina, y controlada por la acción de los iones de calcio y otras dos proteínas que trabajan juntas llamadas troponina y tropomiosina. Cuando se liberan iones de calcio del retículo sarcoplásmico de los músculos esqueléticos, se combinan con troponina, se produce una reacción química y, por lo tanto, una contracción muscular. La liberación de iones de calcio provoca que la troponina cambie de posición, lo que hace que la tropomiosina se aleje, dejando paso a la miosina para que pueda «alcanzar» e interactuar con la actina. Cuando los iones de calcio permanecen almacenados en el retículo sarcoplásmico, no se produce contracción muscular y, por lo tanto, se dice que un músculo está «descansando» o en un estado relajado.
La estructura de los músculos esqueléticos también consta de dos sistemas de membrana llamados plasma o membrana celular y retículo sarcoplásmico, que están involucrados en el proceso de contracción. Cada fibra muscular está rodeada por la membrana celular, que tiene extensiones tubulares llamadas túbulos transversales. La transmisión de impulsos eléctricos que activan la contracción se produce a través de túbulos transversales que se extienden profundamente en las fibras musculares. Mientras tanto, el retículo sarcoplásmico, ubicado dentro de las fibras musculares, libera calcio durante la contracción muscular y almacena calcio durante la relajación muscular. Se forma un patrón característico llamado tríada porque el retículo sarcoplásmico está situado muy cerca de los túbulos transversales.