A anatomia do ombro pode ser discutida principalmente em três sistemas de coordenação: seus ossos, músculos e tecidos conjuntivos. O elemento central do ombro é sua articulação esférica ou enartrodial. Embora o polegar oposto seja creditado como a articulação óssea mais exclusiva da espécie humana, o mesmo argumento pode ser feito para o ombro versátil. Em parte devido às exigências da indústria moderna de entretenimento esportivo, a anatomia do ombro e sua cinesiologia, ou análise de seu movimento, foram bem estudadas.
O osso do braço, chamado úmero, é articulado em sua extremidade anterior por uma capa grande, quase perfeitamente hemisférica, chamada simplesmente de cabeça. Aninha-se perfeitamente dentro de uma concavidade do osso da escápula ou omoplata. Essa cavidade glenóide e o caput úmero constituem a articulação bola-e-soquete, amortecida para girar livremente pelo tecido ósseo mais macio chamado cartilagem. A articulação é mantida unida no lugar com a ajuda de tendões e ligamentos, dois tipos de tecido conjuntivo.
Um dos tendões fixados na ponta superior do encaixe da cavidade glenóide conecta o músculo bíceps do braço. Em frente, um tendão conecta o músculo tríceps, e os dois se contrapõem para permitir os movimentos chamados flexão e extensão do ombro. O músculo mais proeminente do ombro é o deltoide, cuja forma triangular encapsula o ombro na frente, nas costas e na lateral. Um dos locais de fixação do músculo deltóide é o lábio inferior traseiro da omoplata. Outro ponto se conecta à clavícula, enquanto um terceiro ponto de inserção é um tendão espesso que atinge quase a metade do osso úmero. Músculos adicionais que conectam o úmero à escápula incluem o subescapular triangular grande, o supraespinal e o infraespinal e os músculos maiores e menores.
Os vários músculos que trabalham em conjunto permitem que a articulação do ombro funcione com uma extraordinária amplitude de movimento. Além da flexão e extensão, abdução e adução são os movimentos opostos dos braços, afastando-os e voltando-os para o eixo vertical central do corpo. A anatomia do ombro também permite a rotação em torno do eixo central do osso do braço. O mais característico, responsável pela versatilidade da articulação do ombro, é a circunferência, definida pela livre amplitude de movimento dentro de um espaço cônico.
Por sua grande massa, os músculos do ombro também podem exercer força considerável na maioria de suas direções cinestésicas. Principalmente mantendo a articulação sob força de atividade extenuante são os tendões espessos que conectam os músculos aos seus respectivos ossos. Os ligamentos também auxiliam nesse sentido, mas sua função mais crítica é impedir a articulação de exceder seu alcance máximo de movimento. Sindesmologia é o estudo do tecido conjuntivo das articulações e sua relação com o movimento articular.
Entre os vários principais ligamentos da articulação do ombro, destaca-se a cápsula articular que a envolve completamente e impede a separação da bola de seu encaixe em não mais de 2,5 cm. Uma estrutura cartilaginosa proeminente sob a cápsula articular é o labrun glenoidal, que é uma extensão da circunferência da cavidade do soquete. Isso protege a borda do osso e também agarra a bola. Embora de tamanho relativamente pequeno, várias bolsas – sacos localizados principalmente onde os tendões entram em contato com ossos contendo sinóvia – contêm um fluido viscoso que é importante no movimento de lubrificação. Finalmente, embora convencionalmente não incluídos como parte da anatomia do ombro, estão os vasos sanguíneos, linfáticos, fibras nervosas e outros tecidos que sustentam seu funcionamento saudável.