支配骨骼肌的運動神經來自中樞神經系統內的運動神經元。運動神經元的軸突在接近肌肉時，失去髓鞘并分出若干末梢分支，一般情況下每一分支支配一根肌纖維。因此，一個運動神經元可支配若干根肌纖維。一個運動神經元連同它支配的肌纖維一起構成一個運動單位。

在電鏡下觀察到，神經纖維末梢與所支配的肌纖維之間并無原生質的聯系，二者之間有20nm的間隙。神經纖維末梢膜僅與肌膜相接觸，稱為神經肌接頭，它與神經元間的化學突觸極為相似。軸突末梢嵌入肌膜的凹陷中，軸突末梢的膜稱為接頭前膜，凹陷的這部分肌膜稱為接頭后膜（或稱終板）。終板膜又向肌漿側凹陷成許多小皺褶，從而增加了接頭后膜的面積。軸突末梢內含有豐富的線粒體和大量突觸小泡，突觸小泡的直徑約為50nm，其中含有乙酰膽堿遞質。