肌原纤维在电子显微镜下观察骨骼肌的微细结构，可以发现，每个肌细胞都含有大量的纤维状结构，将其称为肌原纤维（myofibrils，Kolliker's column） 。

肌原纤维的结构

肌原纤维（myofibrils） 是横纹肌中长的、直径约1微米的圆柱形的结构，是骨骼肌细胞的收缩单位。，肌原纤维由粗肌丝和细肌丝组装而成，粗肌丝的成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白，辅以原肌球蛋白和肌钙蛋白。

光学显微镜下结构

在光学显微镜下肌原纤维的直径为1～2μm，与肌肉长轴相平行，有明暗相间的带，明带称为I带(I band)，宽0.8μm； 暗带称为A带(A band)，宽1.5μm。所谓I带和A带是指：在偏光镜观察时，I带表示单折光带(isotropic band)，而A带表示双折光带(anisotropic band)。在I带中有一条着色较深的线，叫Z线。

电子显微镜下结构

在电子显微镜下，每一条肌原纤维的全长都呈现规则的明带和暗带。明带和暗带包含有更细的、平行的丝状结构，称为肌丝。明带是向同性(isotrope），故称为Ⅰ带，肌丝较细直径约50，称为细肌丝，固定在Z膜上，一部分位于明带，一部分位于暗带，插在粗肌丝之间；暗带又称作A带。暗带中含有的肌丝较粗直径约100 ，称为粗肌丝，长度和暗带相同，固定在M膜上。暗带的中央有一较明的窄带，称H带(H band，H是德文hell"明"的第一个字母），H带中央有薄膜，称M膜(Mmembrane，或称 M线(M line）；M是德文miffle"中"的第一个字母）又称中隔。明带中央也有薄膜，称作Z膜(Z-membrane），或称Z线(Z line）；Z是德文Zwischen"间"的第一个字母，又称端隔。肌原纤维上位于相邻的两条Z线之间的区域，称为肌节，它是肌肉收缩和舒张的最基本的单位。

横纹肌与平滑肌

，脊椎动物骨骼肌的横纹中，可见到整齐排列的肌原纤维。骨骼肌的肌原纤维的单位是肌节，藉Z膜隔开，其中央有A带，两侧有I带。I带由I肌丝（主要是肌动蛋白），A带由A肌丝（主要是肌球蛋白）和I肌丝的前一部分组成。电镜下肌原纤维由许多肌微丝组成。这些肌微丝在肌原纤维中有规律的平行排列，粗微丝位于暗带，细微丝位于明带。以上带状结构在骨骼肌中非常明显，因而骨骼肌也称横纹肌。

肌纤维外面有少量的结缔组织称肌内膜。很多肌纤维又被肌束膜包围形成肌束。

另外，平滑肌中的肌丝是散在的，不存在像骨骼肌那样的肌原纤维。

有的动物具有特殊构造的肌原纤维 。