由脊髓而來的運動神經元與其所支配的肌肉纖維合稱為動作單元。運動神經元的本體位在脊髓內，其軸突延伸至所支配的肌肉上。當運動神經元受到興奮，所支配的肌肉細胞就會被刺激而產生收縮。

　　每條運動神經元支配的細胞數目不同，以支配比率表示一個運動神經元所支配的肌肉細胞數目，則當肌肉群負責的是精細動作控制時，支配比率就會低，例如控制動眼肌肉的支配比率就會比控制大肌肉（如二頭肌）的支配比率低很多。

　　運動神經元和肌肉細胞相接處稱為神經肌肉接頭，在這些接頭的地方肌漿膜會形成袋狀稱為運動終板。運動神經元的終點亦即軸突的末端並非直接和肌肉細胞相連接，兩者中間被突觸空隙所分開，當神經衝動傳至運動神經末端，神經傳導物質乙醯膽鹼將會從突觸內之囊泡中釋放，並穿越突觸空隙與運動終板上的受器結合，這會造成肌漿膜上之鈉離子穿透性的增加，形成去極化的現象稱為終板電位，開始後續的收縮過程。