Le muscle est constitué d'un multitude de fibres musculaires. Leur nombre est quasiment fixé à la naissance mais leur taille évolue tout au long de la vie en fonction notamment de l'activité physique. Comme toutes les cellules de l'organisme, les fibres sont délimitées par une membrane plasmique appelée sarcolemme. Elles sont remplies par un cytoplasme particulier qu'on appelle sarcoplasme. Ce dernier contient :

• les organites classiques comme la mitochondrie et une forme particulière du réticulum endoplasmique, le réticulum sarcoplasmique.
• des granules de glycogènes
• des éléments contractiles

Une fibre musculaire peut contenir jusqu'a 2000 myofibrilles. Il s'agit d'un assemblage de protéines formant des structures parallèles qui s'étendent sur toute la longueur de la cellule. Quand on regarde une myofibrille au microscope on peut voir un motif qui se répète sur toute la longueur : c'est le sarcomère, l'unité contractile du muscle (voir la structure sur le schéma). Les sarcomères sont constitués d'un assemblage de plusieurs protéines selon un maillage régulier. Les deux principales sont l'actine et la myosine.

• L'actine forme des filaments fins et possède un site de liaison pour la myosine
• La myosine forme des filaments épais. Chaque molécule est formée de 2 chaînes lourdes (MHC) et de 2 chaînes légères (MLC)

D'autres protéines participent à l'organisation structurale du sarcomère ou joue un rôle régulateur de la contraction (complexe des troponines, tropomyosine)