骨格筋は運動神経に支配されており、運動神経から信号を受けると収縮して力を発揮する。1本の運動神経とそれに支配される筋線維をあわせて運動単位あるいは神経筋単位と呼ぶ。運動神経1本あたりの筋線維の数は、指などの精密な動きをする筋肉では少なく、大腿など大きな動きをする筋肉では多い。骨格筋線維を直接支配している神経線維は、α線維と呼ばれる径の太い（神経伝達速度の速い）ものである。また、骨格筋には筋紡錘、ゴルジ腱器官と呼ばれる感覚器が存在する。

筋紡錘:骨格筋の長さの変化に反応する。筋紡錘もまた骨格筋線維からなる。これをIa群線維と呼ばれる感覚神経のほか、γ運動神経と呼ばれる神経線維も支配している。γ線維は、筋紡錘を収縮させたり弛緩させたりすることで筋紡錘の感度を調節し、結果的に筋の緊張状態を調節している（γループ）。

ゴルジ腱器官:筋－腱移行部に存在し、骨格筋の張力に反応する。Ib群線維と呼ばれる神経につながる。腱紡錘とも呼ばれる。