โครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่างนั้นแตกต่างจากกล้ามเนื้อหลักสองประเภทคือกล้ามเนื้อหัวใจและกล้ามเนื้อเรียบ เรียกอีกอย่างว่ากล้ามเนื้อโครงร่างกล้ามเนื้อโครงร่างมีลักษณะเป็นแถบเนื่องจากโปรตีนสองตัวที่ซ้อนทับกันทำให้กล้ามเนื้อหดตัวอย่างรวดเร็ว เซลล์ทรงกระบอกยาวซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเส้นใยกล้ามเนื้อก็เป็นโครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่าง แต่ละเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างมีหลายร้อยนิวเคลียสซึ่งตรงข้ามกับนิวเคลียสเดียวที่พบในเซลล์ของกล้ามเนื้อประเภทอื่น ๆ เส้นใยกล้ามเนื้อมีเยื่อหุ้มและเส้นใยที่เรียกว่า myofibrils โครงสร้างที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหดตัวของกล้ามเนื้อ
เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อสามชนิดรวมถึงโครงกระดูกหัวใจและกล้ามเนื้อเรียบทำให้ระบบกล้ามเนื้อของมนุษย์ดีขึ้น กล้ามเนื้อโครงร่างเป็นกล้ามเนื้อประเภทที่มีมากที่สุดเนื่องจากครอบคลุมและให้การเคลื่อนไหวกับโครงกระดูกทั้งหมดของร่างกายมนุษย์ ชื่อเหล่านี้มีสองชื่อ: กล้ามเนื้อโครงร่างเนื่องจากลักษณะ cross-striped และกล้ามเนื้อโดยสมัครใจเพราะจิตใจที่มีสติสามารถควบคุมการกระทำของพวกเขาได้ เส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวอย่างรวดเร็วเนื่องจากการปรากฏตัวของ myofibrils หรือเส้นใยเล็ก ๆ ที่มีโปรตีนซ้อนกันสองชนิดที่เรียกว่า actin และ myosin เท่าที่เห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์แถบสีเข้มที่เกิดจาก myosin ทับซ้อนแถบแสงที่เกิดจาก actin ส่งผลให้เกิดลักษณะที่ปรากฏของโครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่าง
การหดตัวของกล้ามเนื้อส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่าง myosin และ actin และควบคุมโดยการทำงานของแคลเซียมไอออนและโปรตีนอื่น ๆ อีกสองตัวที่ทำงานร่วมกันเรียกว่า troponin และ tropomyosin เมื่อแคลเซียมไอออนถูกปล่อยออกมาจากร่างแห sarcoplasmic ของกล้ามเนื้อโครงร่างแล้วรวมกับ troponin ปฏิกิริยาทางเคมีและทำให้กล้ามเนื้อหดตัวเกิดขึ้น การเปิดตัวของไอออนแคลเซียมจะทำให้ Troponin เปลี่ยนตำแหน่งทำให้ Tropomyosin ถูกผลักออกไปทำให้ทาง Myosin สามารถ“ เข้าถึง” และโต้ตอบกับ Actin เมื่อแคลเซียมไอออนยังคงถูกเก็บไว้ในร่างแห sarcoplasmic จะไม่มีการหดตัวของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อจึงถูกกล่าวว่าเป็น "พักผ่อน" หรืออยู่ในสภาพผ่อนคลาย
โครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่างยังประกอบด้วยระบบเมมเบรนสองระบบที่เรียกว่าพลาสมาหรือเซลล์เมมเบรนและ sarcoplasmic reticulum ซึ่งทั้งสองเกี่ยวข้องกับกระบวนการหดตัว เส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละอันถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีส่วนต่อของ tubelike เรียกว่า tubules ขวาง การส่งแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่กระตุ้นให้เกิดการหดตัวเกิดขึ้นผ่าน tubules ขวางที่ขยายลึกเข้าไปในเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะเดียวกัน sarcoplasmic reticulum ซึ่งอยู่ภายในเส้นใยกล้ามเนื้อจะปล่อยแคลเซียมในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อ รูปแบบลักษณะที่เรียกว่า triad นั้นเกิดขึ้นเนื่องจาก reticulum sarcoplasmic ตั้งอยู่ใกล้กับ tubules ขวาง


