Funkcją neuronu ruchowego jest przenoszenie sygnału elektrycznego do mięśnia, powodując jego skurcz lub rozluźnienie. U kręgowców, w tym ludzi, ruch przegubowej wewnętrznej struktury szkieletowej jest możliwy dzięki koordynacji skurczów wielu przyczepionych do niej mięśni. Tylko mózg jest zdolny do tej złożonej koordynacji, a sygnalizacja elektryczna jest prawdopodobnie jedynym środkiem wystarczająco szybkim, aby przekazać instrukcje do odległych mięśni. Medium dostarczania to komórki pobudliwe elektrycznie zwane neuronami.
Neuron ruchowy, czasami łączony w pojedynczym określeniu neuron ruchowy, jest komórką nerwową. Jego podstawowa struktura obejmuje receptor na jednym końcu i nadajnik na drugim, połączone wydłużonym ciałem zwanym aksonem, z których niektóre mogą mieć 39 cali (1 m) długości u ludzi. Łańcuchy komórek nerwowych, od końca do końca, są połączone we włókna nerwowe, które sięgają od mózgu do mięśni palców i dalej.
Układ nerwowy człowieka składa się z rozgałęzionej sieci włókien nerwowych przenikających całe ciało i ośrodkowy układ nerwowy, czyli mózg i rdzeń kręgowy. Wszystkie zbudowane są z różnych wyspecjalizowanych neuronów. Neuron ruchowy jest zdefiniowany przez swoją funkcję eferentną: przenosi sygnały z ośrodkowego układu nerwowego. W przeciwieństwie do tego, nerwy aferentne przenoszące sygnały w kierunku rdzenia kręgowego i mózgu nazywane są neuronami czuciowymi. Nie wszystkie ruchy motoryczne są sterowane i kontrolowane przez mózg; na przykład automatyczny odruch kolanowy pochodzi od rdzenia kręgowego do mięśni ud.
Warto również zauważyć, że oprócz długich, prążkowanych pęczków przyczepionych do szkieletu istnieją inne rodzaje mięśni. Mięśnie sercowe serca są wyspecjalizowane w rytmicznym skurczu. Mięśnie gładkie, takie jak te, które przenoszą pokarm przez przewód pokarmowy, są wyspecjalizowane w jednorodnym skurczu w zależności od ich różnych kształtów, takich jak zwieracze i rurki. Chociaż są to w dużej mierze mimowolne czynności mięśni, są one jednak pod kontrolą mózgu, która jest wysyłana przez neurony ruchowe. Te, które kontrolują dobrowolnie mięśnie szkieletowe, nazywane są somatycznymi; mięśnie sercowe i gładkie są kontrolowane przez neurony ruchowe zwane trzewnymi.
Ludzi nie można naładować za pomocą gniazdka elektrycznego prądu przemiennego, więc zadaniem neuronu ruchowego jest wytwarzanie elektryczności i przekazywanie ładunku do następnego neuronu, a następnie do następnego, dopóki neuron końcowy nie rozładuje elektryczności do tkanki mięśniowej. Osiąga się to dzięki sygnalizacji chemicznej. Na swoim końcu receptorowym i, w mniejszym stopniu, na końcu transmisyjnym, komórka nerwowa rozciąga sieć włókien zwanych dendrytami, które stykają się z sąsiednimi neuronami. Ich błony komórkowe mają kanały molekularne, przez które dokonuje się porównania wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych stężeń pierwiastków jonowych lub naładowanych, w tym potasu. Kiedy różnica osiąga punkt krytyczny, komórka generuje impuls elektryczny zwany potencjałem czynnościowym, który przyspiesza akson i aktywuje jego końcowe dendryty.
Stymulacja elektryczna dendrytów uwalnia chemiczny neuroprzekaźnik zwany acetylocholiną, który wypełnia mikroskopijną lukę między dwoma połączonymi neuronami, a także lukę między komórką nerwową a komórką mięśniową. Kolejnym znanym neuroprzekaźnikiem jest klasa związków zwanych noradrenaliną. W efekcie związki te otwierają kanały jonowe, które umożliwiają komórce zmierzenie różnicy ładunku i podjęcie decyzji, czy wystrzelić własny impuls elektryczny dalej w dół układu nerwowego. Komórki mięśni szkieletowych zakończone są receptorami acetylocholiny, których pozytywna aktywacja indukuje skurcz oddechowy komórki.
Funkcja neuronu ruchowego jest doskonale dostosowana do funkcji mięśni. Przesyłany przez nie sygnał elektryczny jest dodatni lub ujemny. Mięśnie również mają stan binarny — kurczą się lub rozluźniają.