Apesar da vasta gama de músculos diferentes que ligam e movem a estrutura esquelética, a anatomia dos músculos esqueléticos é basicamente a mesma em todo o corpo. Os músculos esqueléticos são constituídos por longas células multinucleadas, de forma cilíndrica. Os músculos quase sempre estão ligados diretamente aos ossos e, ao contrário dos outros dois tipos de músculos, cardíacos e lisos, estão sob controle voluntário. Os músculos esqueléticos têm muitas camadas e membranas que protegem e compartimentam seus vários componentes. As células multinucleadas também podem ser chamadas de fibras que se agrupam em feixes, dependendo da ação voluntária pela qual controlam.
A primeira camada dos músculos esqueléticos é a fina membrana elástica chamada sarcolema que cobre as células individuais. A principal função do sarcolema é manter intactos todos os vários componentes celulares, da mesma maneira que uma membrana celular funciona em outras células do corpo. Dentro do sarcolema, o fluido da célula muscular, ou sarcoplasma, contém pl, a miofibrila. Cada fibra individual contém numerosas miofibrilas, que são fios de proteínas que percorrem todo o comprimento da fibra muscular. Essas estruturas ficam lado a lado e são responsáveis pelo alongamento e contração do músculo ao sinal do sistema nervoso central (SNC).
As miofibrilas podem ser ainda dissecadas em outro componente que está mais diretamente envolvido na contração e alongamento da fibra, o sarcômero. Os sarcômeros agem como pequenas cadeias de tecido contrátil alinhadas de ponta a ponta por toda a miofibrila. No nível microscópico, o miofibril é composto por uma cadeia ainda mais fina de proteína chamada miofilamento. As proteínas do miofilamento são compostas por filamentos escuros, ou bandas anisotrópicas (A), e filamentos leves, ou bandas isotrópicas (I); as proteínas coloridas contrastantes são o que dão ao músculo esquelético uma aparência estriada. As bandas A e I do miofilamento também são responsáveis pelo metabolismo do adenosina trifosfato (ATP) que inicia a contração muscular.
No nível macroscópico, os músculos esqueléticos são compostos por uma variedade de camadas. O mais externo é chamado epimísio e protege os músculos esqueléticos do atrito prejudicial que pode ocorrer à medida que se movem contra outros músculos e ossos. O epimísio é um componente particularmente importante na anatomia dos músculos esqueléticos porque, juntamente com outros tecidos conjuntivos, forma o tendão muscular. O tendão muscular é a “corda” forte e fibrosa que impede que os músculos escorreguem de seus pontos de fixação nos ossos.