细肌丝的主要成分包括肌动蛋白、原肌球蛋白（tropomyosin）和肌钙蛋白（troponin，Tn）。肌动蛋白可与肌球蛋白结合是实现肌肉收缩重要的结构蛋白；原肌球蛋白，是由两条平行的多肽链形成的-螺旋结构，长约40nm，相当于7个肌动蛋白分子排列的长度。原肌球蛋白位于肌动蛋白纤维的螺旋沟内，与肌动蛋白纤维结合后可调节肌球蛋白头部和肌动蛋白的结合。；肌钙蛋白是一种特大球蛋白，包含肌钙蛋白C（Tn-C.、肌钙蛋白T（Tn-T）和肌钙蛋白I（Tn-I）三个亚基。Tn-C是Ca2+结合亚基，与Ca2+结合后，控制原肌球蛋白在肌动蛋白纤维表面的位置。Tn-T对原肌球蛋白具有高度的亲和力，是原肌球蛋白结合亚基。Tn-I能够同肌动蛋白以及Tn-T结合，抑制肌球蛋白头部ATP酶活性和肌球蛋白与肌动蛋白的结合。
粗肌丝由肌球蛋白（myosin）组成。II型肌球蛋白尾对尾地向相反方向平行排列成束，呈尾部中间，头部两侧的双极性结构。肌球蛋白是一类沿着微丝运动的马达蛋白，与肌动蛋白结合，消耗ATP，产生粗、细肌丝的滑动。
