运动单元由两个主要部分组成:单个传出运动神经元（即，带有冲动远离中枢神经系统的神经元）和它支配的所有肌纤维。运动神经元可以支配多个肌纤维，其是单细胞，但是仅一个运动神经元支配单个肌纤维。

下运动神经元是骨骼肌控制的传出神经元，是体内最丰富的肌肉类型。下运动神经元的细胞体位于脊髓或脑干。脑干中的神经信号通过颅神经传递，主要控制头部和颈部的肌肉。起源于脊髓的下运动神经元沿着脊髓神经发出信号，主要控制四肢和躯干的肌肉。

一个较低的运动神经元激发一个动作电位，这个动作电位可以同时收缩该神经元所支配的所有骨骼肌细胞。因此，运动单位是骨骼肌的功能单位。

一个运动单位的大小，或是下运动神经元所支配的肌肉纤维的数量，取决于肌肉的大小以及运动所需的速度和精度。眼睛和手指的肌肉需要快速、精确的控制，通常由小的运动单元控制。在这些单位中，运动神经元与少量的肌肉纤维相连。相比之下，肢体和躯干运动的运动单位通常很大，由许多肌肉纤维组成。