O unitate motorie constă dintr-un neuron motor alfa împreună cu toate fibrele musculare pe care le stimulează. Deoarece corpul uman conține, în medie, 250,000,000 de celule musculare și aproximativ 420,000 de motoneuroni, o unitate motorie va consta în general dintr-un singur motor neuron asociat cu multe fibre musculare. În antrenamentul de forță, câștigurile timpurii de forță observate de începători nu sunt adesea câștiguri în dimensiune sau număr de fibre musculare, ci activarea unităților motorii care au fost anterior latente.
Neuronul motor este un tip specializat de celulă nervoasă care circulă între sistemul nervos central și mușchi. Neuronii constau de obicei dintr-un corp celular – axonul – și dendrite. Dacă un neuron ar fi văzut ca un copac, axonul ar fi analog cu trunchiul, iar dendritele cu ramurile. Neuronii găsiți în creier au în mod normal axoni relativ scurti, dar neuronii care fac parte dintr-o unitate motorie – deoarece trebuie să se conecteze la mușchii corpului – au axoni alungiți care trec prin măduva spinării și către fibrele musculare asociate. Fiecare fibră musculară este conectată la o anumită dendrită și prin intermediul dendritelor sunt transmise mesajele între sistemul nervos central și fibra musculară.
Fibrele musculare sunt celule alungite, specializate sa indeplineasca functiile muschilor specifici din care fac parte. Acest lucru este valabil pentru mușchii cardiaci ai inimii, mușchii netezi care alcătuiesc mucoasa multor organe interne și mușchii scheletici. Cu toate acestea, numai mușchii scheletici sunt sub control conștient. Dimensiunea și forma fibrei musculare depind de funcția sa, celulele musculare netede fiind turtite și asemănătoare plăcilor; celule musculare scheletice, lungi și asemănătoare frânghiei; și celule musculare cardiace având unele proprietăți ale celorlalte două.
Un singur mușchi constă, de obicei, dintr-un număr de unități motorii care lucrează împreună, cunoscut sub numele de pool motor. Când sistemul nervos central cere ca un mușchi să se contracte, un semnal electric este trimis de-a lungul neuronului motor, stimulând fibrele musculare să se contracte. În mod normal, fiecare contracție este urmată de o scurtă perioadă de relaxare a fibrelor musculare, iar acest model se repetă într-un model ca un val, cunoscut sub numele de smucitură. Fibrele musculare scheletice pot fi împărțite în fibre de contracție lentă și fibre de contracție rapidă, în funcție de durata de timp necesară pentru ca contracția și relaxarea să apară. Fibrele cu contracție lentă sunt asociate cu rezistența, în timp ce fibrele musculare cu contracție rapidă sunt asociate cu puterea.
Indivizii pot avea o preponderență a unui tip de fibre musculare sau a altuia, sau o combinație a celor două. Toate fibrele musculare dintr-o unitate motorie vor fi de un singur tip, adică fie contracție rapidă, fie contracție lentă. Aceasta poate include până la 1,000 de fibre musculare, ca în mușchii cvadricepși mari ai coapsei, sau mai puțin de zece, așa cum se vede în unitățile motorii care necesită un grad ridicat de precizie, cum ar fi mușchii care controlează mișcarea ochilor.
La contracție, cea mai mică unitate motorie, adică cea asociată cu cele mai puține fibre musculare, este prima activată în mod normal. Pe măsură ce contracția progresează, sunt aduse în joc unități motorii mai mari. Contracția musculară eficientă depinde de unitățile motorii dintr-un mușchi care lucrează eficient împreună. Antrenamentul fizic regulat facilitează acest tip de coordonare.
Ocazional, o unitate motorie va primi o serie de stimulări contractile rapide într-o succesiune atât de rapidă încât grupul motor nu are timp să intre în faza de relaxare a fiecărei zvâcniri. Când se întâmplă acest lucru, se poate dezvolta până la o stare de contracție maximă, cunoscută sub numele de contracție tetanică. Semnificativ mai puternică decât o contracție naturală, contracția tetanică poate rezulta dintr-o serie de cauze, cum ar fi o boală sau o reacție adversă la medicament. Unul dintre cele mai cunoscute motive pentru acest fenomen este asociat cu infecțiile cu tetanos.