Când celulele musculare sunt stimulate, acestea se contractă și exercită o forță într-o direcție. Stimularea celulelor musculare este cauzată de impulsurile nervoase transportate de la sistemul nervos central către mușchi. Când impulsul nervos ajunge la capătul neuronului, determină un transfer al potențialului de acțiune în mușchi, ceea ce duce la o contracție.
Există trei tipuri de celule musculare în organism, care sunt cardiace, netede și osoase. Mușchiul cardiac se găsește doar în inimă și are propria sa metodă intrinsecă de contractare, deși nervii îl pot stimula să accelereze sau să încetinească, după cum este necesar. Mușchiul neted se găsește în straturile din jurul organelor și este stimulat de sistemul nervos autonom sau involuntar. Mușchiul scheletic este alcătuit din fibre și provoacă mișcare. Potențialul de acțiune în mușchii scheletului este purtat de sistemul nervos somatic sau voluntar.
Celulele musculare nu se vor contracta de la sine, ci trebuie stimulate mai întâi de un impuls nervos. Axonii neuronilor se întâlnesc cu celulele musculare la joncțiunea neuromusculară. Pentru a se asigura că contracția musculară este simultană și rapidă, există multe joncțiuni neuromusculare găsite în mușchi. Toți acești neuroni trimit impulsuri în același timp pentru a iniția un potențial de acțiune în mușchi. A avea multe joncțiuni neuromusculare pentru fiecare mușchi permite organismului să controleze forța de contracție variind numărul de unități care trimit impulsul către mușchi.
Când potențialul de acțiune ajunge la capătul terminal al axonului la o joncțiune neuromusculară, veziculele fuzionează cu membrana celulară pentru a permite eliberarea unui neurotransmițător – acetilcolina. Neurotransmițătorul se răspândește prin spațiul dintre neuron și celula musculară, până când ajunge la sarcolemă, care este membrana care înconjoară o celulă musculară. Acetilcolina determină modificarea permeabilității sarcolemei, astfel încât ionii de sodiu pot intra și ieși din membrană. Această modificare a ionilor depolarizează membrana și determină declanșarea unui potențial de acțiune în mușchi.
Când un mușchi este în repaus, tropomiozina blochează locurile de legare a miozinei găsite pe filamentele de actină. În timpul unei contracții, miozina se atașează de actină și efectuează un tip de acțiune de vâslă de-a lungul filamentelor de actină. Acest lucru face ca mușchiul să se contracte. Pentru ca acest lucru să se întâmple, miozina trebuie să se poată lega de actină, deci tropomiozina trebuie mutată.
Depolarizarea cauzată de impulsul nervos se răspândește peste sarcolemă și sistemul T – un sistem de tuburi conectate la reticulul sarcoplasmatic. Atât sistemul T, cât și reticulul sarcoplasmatic conțin ioni de calciu, care sunt eliberați atunci când există un potențial de acțiune în mușchi. Ionii de calciu difuzează în întreaga celule musculare și se atașează de o proteină numită troponină, care este atașată de filamentele de tropomiozină găsite pe fibrele de actină. Troponina își schimbă forma atunci când ionii de calciu se atașează de ea, ceea ce mișcă filamentele de tropomiozină și eliberează locurile de legare a miozinei de-a lungul fibrelor de actină. Miozina poate intra acum în contact cu actina și poate provoca o contracție musculară.