支配骨骼肌的运动神经来自中枢神经系统内的运动神经元。运动神经元的轴突在接近肌肉时，失去髓鞘并分出若干末梢分支，一般情况下每一分支支配一根肌纤维。因此，一个运动神经元可支配若干根肌纤维。一个运动神经元连同它支配的肌纤维一起构成一个运动单位。

在电镜下观察到，神经纤维末梢与所支配的肌纤维之间并无原生质的联系，二者之间有20nm的间隙。神经纤维末梢膜仅与肌膜相接触，称为神经肌接头，它与神经元间的化学突触极为相似。轴突末梢嵌入肌膜的凹陷中，轴突末梢的膜称为接头前膜，凹陷的这部分肌膜称为接头后膜（或称终板）。终板膜又向肌浆侧凹陷成许多小皱褶，从而增加了接头后膜的面积。轴突末梢内含有丰富的线粒体和大量突触小泡，突触小泡的直径约为50nm，其中含有乙酰胆碱递质。