Un'unità motoria è costituita da due componenti principali: un singolo neurone motorio efferente (cioè un neurone che porta gli impulsi lontano dal sistema nervoso centrale) e tutte le fibre muscolari che innerva. Il neurone motorio può innervare più fibre muscolari, che sono singole cellule, ma solo un neurone motorio innerva una singola fibra muscolare.

I neuroni motori inferiori sono neuroni efferenti che controllano il muscolo scheletrico, il tipo più abbondante di muscolo nel corpo. I corpi cellulari dei neuroni motori inferiori si trovano nel midollo spinale o nel tronco cerebrale. Quelli nel tronco encefalico trasmettono segnali nervosi attraverso il nervo cranico, e controllano principalmente i muscoli della testa e del collo. I neuroni motori inferiori provenienti dal midollo spinale inviano segnali lungo il nervo spinale e controllano principalmente i muscoli degli arti e del tronco del corpo.

Un neurone motorio inferiore attiva un potenziale d'azione che, in una sola volta, contraggono tutte le cellule muscolari scheletriche che il neurone innerva. Così, le unità motorie sono unità funzionali del muscolo scheletrico.

La dimensione di un'unità motoria, o il numero di fibre muscolari che il neurone motore inferiore innerva, varia a seconda delle dimensioni del muscolo e della velocità e precisione che il movimento richiede. I muscoli degli occhi e delle dita, che richiedono un controllo rapido e preciso, sono generalmente controllati da piccole unità motorie. In queste unità, i motoneuroni si connettono a un piccolo numero di fibre muscolari. Al contrario, le unità motorie per i movimenti degli arti e del tronco sono generalmente grandi e consistono in molte fibre muscolari.