筋組織は個々の収縮性要素、すなわち筋線維（Muskelfasern）により構成されている。
筋肉においては、原形質の収縮性という特徴が高度に発達している。
筋組織は次の3種類に分類される：
形態学的に見ると、横紋筋線維は細長い柱状を呈し、その横断面は不規則な円形である。両端は丸みを帯びて終わることもあれば、円錐状あるいは斜めに切断されたような形状を示すこともある。この筋線維が分岐することは珍しくないが、特に舌の筋肉では分岐した横紋筋線維がよく発達している。
筋線維の長さは最大12cmに達することがある。太さは30µmから70µmの範囲である。同一の筋肉内でも、様々な太さの筋線維が隣接して存在する。
筋線維の数に関しては、例えば、発達の良い新生児の肩甲舌骨筋（M. omohyoideus）には20,808本の筋線維が存在するが、筋肉の発達が不十分な成人男性では同じ筋肉にわずか14,251本の筋線維しか見られない（Riedel）。
各横紋筋線維は薄い透明な膜、すなわち筋鞘（Sarkolemm）に包まれている。この膜は従来、核を持たない細胞膜に相当すると考えられていた（RK106(横紋筋線維)、107(筋原線維)、108(筋鞘を示す標本) ）。しかし、最近の研究によれば、この膜は結合組織由来で、格子線維を含むことが明らかになっている。
筋鞘は加熱や希薄なアルカリ、酢酸では溶解しないが、トリプシンによって消化される。透明であるため、新鮮標本や保存標本では特殊な方法を用いなければ観察できない。生きた筋線維では、機械的作用や浸透圧の影響により筋線維の内容が断裂しても、筋鞘は損傷を受けずに残ることがある。このとき、筋鞘は断裂した内容物の両端を橋渡しするように残存し、RK106(横紋筋線維)、107(筋原線維)、108(筋鞘を示す標本) 右側のように胞状に膨隆することもある。また、個々の筋線維の切断端では、筋鞘が外側に反転した膜として観察されることがある。
筋線維の最も顕著な特徴は横紋（quere Streifung）である。明暗の横縞が交互に配列している。明るい部分は光を透過し、単屈折性（einfachbrechend、isotrop）を示す。一方、暗い部分は複屈折性（doppeltbrechend、anisotrop）である。この横紋は、各筋線維を構成する多数の筋原線維（Myofibrillen、RK106(横紋筋線維)、107(筋原線維)、108(筋鞘を示す標本) ）の特殊な性質に起因する。これらの原線維は筋形質（Sarkoplasma または Sarkoglia）と呼ばれる筋特有の細胞質に包埋されている。筋形質内には多数の細長い核が一定の間隔で存在し、ヒトや哺乳類では筋鞘のすぐ内側に位置する。通常、各核の周囲にはやや多量の筋形質が集積し、色素顆粒を含むこともある。また、核の両端に接して細い顆粒状の筋が観察されることもある。核の近傍だけでなく、筋形質内にも顆粒の列が存在することがあり、これを間質顆粒（interstitielle Körner）という。
筋形質によって束ねられた原線維は、その量の多寡に応じて束を形成する。さらに、隣接する原線維束の間には比較的大きな筋形質の集積が見られる。これにより、筋線維の横断面で特徴的な像が観察される。個々の原線維は点状に見え、その集合体は小区画として現れる。この像はコーンハイム野（Cohnheimsche Felder）と呼ばれる（RK110(1本の筋原線維の区分を示す模式図)、111(コーンハイム野)、112(横紋筋線維) ）。
核の豊富さ（Kernreichtum）は筋線維によって異なる。
多くの動物、特に家兎では2種類の横紋筋が存在する：赤筋と白筋である。赤筋の代表例は半腱様筋やヒラメ筋であり、白筋の例としては大内転筋が挙げられる。赤筋の特徴として、横紋が比較的不規則で縦の筋が目立つ傾向がある。また、赤筋には円みを帯びた核が多く、その一部は筋線維の深部にも見られる。電気刺激に対する反応では、赤筋は白筋よりもゆっくりと収縮する。一部の動物では赤筋と白筋が別々の筋を形成しているが、他の動物や人間では両種の線維が1つの筋内に混在している。
一本の筋線維およびその含む原線維の層構造（Schichtung）について、RK106(横紋筋線維)、107(筋原線維)、108(筋鞘を示す標本) は単に単屈折と複屈折の物質からなる基本的な構造を弱拡大で示しているにすぎない。適切な試料でさらに詳細に調べると、これらの物質の内部構造がより明確になる。明るい単屈折部分の中央に、それを二分する暗い線である間膜（Krausesche Querlinie、横線の意）が見られる。また、暗い間膜の両側に副盤（Engelmannsche Nebenscheibe）が観察されることがある。この構造（Gliederung）は個々の原線維にも当てはまる。したがって、1つの筋要素（Muskelelement）は次の8部分から構成される：
[図106]横紋筋線維 ×400。横紋が明瞭に見える。縦の筋は所々でわずかに見える程度である。筋束の縁で筋鞘の輪郭が観察できる。筋線維の核が所々ではっきりと透視できる。
[図107]筋原線維 ほぐした標本。×500倍。
[図108]筋鞘を示す標本 カエルの新鮮な横紋筋線維。細切して水を加えたもの。星印の箇所で筋鞘が観察される。
[図109]横紋筋線維の横断面における核の位置を示す。ヒトの手の虫様筋。×200倍。
[図110]1本の筋原線維の区分を示す模式図 2～5：それぞれ1個の筋要素。
[図111]コーンハイム野 横紋筋線維1本の横断面。（人の口蓋帆挙筋）×1000。
[図112]中程度の太さの横紋筋線維（ヒト）の一部（SharpeyによるQuainの著書からの引用）。間膜（Krauseの横線）が見える。×800倍。
この構造の機能的意義については、筋線維が刺激を受けて収縮する際、明るい単屈折部分が短縮し、その結果として幅が増す。原線維はそのため短くなるが幅は広がる。明るい横縞はほぼ消失し、暗い横縞がほぼ接触するほど近づく。この現象は1本の原線維の広範囲で起こり、また1本の筋線維内のすべての原線維で同時に生じる。つまり、1本の筋線維の働きは何百万もの微小な作用の総和である。これにより、1つの筋全体が非常に大きな仕事を行えることが理解できる。刺激がどのようにしてこの物質移動を引き起こすのか、また収縮が終わった時にどのように物質が元の位置に戻るのかについては、まだ確実なことはわかっていない。これはもはや分子レベルの問題に踏み込んでいる。
上記を踏まえると、単一の収縮性要素は、原線維の一部で2つの間膜の間にある1から7までの部分か、あるいは1つの間膜から隣接する中膜までの部分と考えられる。前者自体が機能的にすでに2重の要素と思われるため、後者の可能性が生じる。
筋線維や原線維を偏光で観察すると、一定の部分が単屈折性、他の部分が複屈折性を示す。最も単純な場合、複屈折性の暗い盤と単屈折性の明るい盤が交互に並ぶ。間膜が見える場合、これも複屈折性であり、副盤は単屈折性である。
筋の化学的検査では、まず細胞の一次成分として前述のすべてが筋線維に含まれていることがわかる。その中でタンパク質は大量に存在し、核酸はごく少量である。そのほか、ヒポキサンチン、キサンチン、レシチン、コレステロールも含まれる。無機成分としては、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、リン酸が存在する。二次成分としては多数のものがある：血液色素（ヘモグロビン）、ケラチン類似物質（ケラチノイド、筋鞘由来）、溶解酸素類、クレアチン、クレアチニン、カルニン、グアニン、尿酸、尿素、タウリン、グリココール、イノシン酸、プロト酸、グリコーゲン、デキストリン、糖類、スキリット、イノシトール、乳酸、食塩（A. Kossel）。
死後、タンパク質の化学変化により酸が生成され、筋（平滑筋を含む）の最終的かつ持続的な強い収縮が引き起こされる。これが所謂死後硬直（Totenstarre）である。
死後硬直と同様の現象が個々の筋肉で、血流が遮断されたときに起こることがある。