Une unité motrice se compose de deux composants principaux : un seul neurone moteur efférent (c’est-à-dire un neurone qui transporte les impulsions loin du système nerveux central) et toutes les fibres musculaires qu’il innerve. Le neurone moteur peut innerver de multiples fibres musculaires, qui sont des cellules simples, mais un seul neurone moteur innerve une seule fibre musculaire.

Les motoneurones inférieurs sont des neurones efférents qui contrôlent le muscle squelettique, le type de muscle le plus abondant dans le corps. Les corps cellulaires des motoneurones inférieurs sont situés dans la moelle spinale ou le tronc cérébral. Ceux dans le tronc cérébral transmettent des signaux nerveux par le nerf crânien, et contrôlent principalement des muscles dans la tête et le cou. Les motoneurones inférieurs provenant de la moelle spinale envoient des signaux le long du nerf spinal, et contrôlent principalement les muscles des membres et le tronc du corps.

Un motoneurone inférieur déclenche un potentiel d’action qui contracte en même temps toutes les cellules musculaires squelettiques que le neurone innerve. Ainsi, les unités motrices sont des unités fonctionnelles du muscle squelettique.

La taille d'une unité motrice, ou le nombre de fibres musculaires que le motoneurone inférieur innerve, varie en fonction de la taille du muscle ainsi que de la vitesse et de la précision que le mouvement requiert. Les muscles des yeux et des doigts, qui nécessitent un contrôle rapide et précis, sont généralement contrôlés par de petites unités motrices. Dans ces unités, les neurones moteurs se connectent à un petit nombre de fibres musculaires. En revanche, les unités motrices pour les mouvements des membres et du tronc sont généralement grandes et se composent de nombreuses fibres musculaires.