平滑筋には、長さ50-250μ m、直径5-10μ mの紡錘形の細胞が含まれています。 これらの細胞は、単一の中心核を有する。 核を取り囲むと、細胞質の大部分全体に厚い（ミオシン）と薄い（アクチン）フィラメントがあります。 ミオシンフィラメントに由来する小さな突起は、交差橋であると考えられています。 ミオシンフィラメントに対するアクチンの比（約12対1）は、横紋筋で観察される二倍であり、したがって、クロスブリッジが平滑筋に力を付着させて生成する大きな機会を提供する可能性がある。 付着の確率の増加は、部分的には、横紋筋よりもはるかに少ないミオシン、同等またはより大きな力で、平滑筋が生成する能力を説明することができる。
平滑筋は、筋節と呼ばれる別個の収縮単位へのアクチンおよびミオシン収縮フィラメントの明らかな組織の欠如において、横紋筋とは異なる。 研究はそれにもかかわらずサルコメアそっくりの構造が平滑筋にあるかもしれないことを示しました。 このようなサルコメア様ユニットは、細胞質内の密な非晶質体と細胞膜上の密なプラークに固定されているアクチンフィラメントから構成される。 これらの密な領域は、アクチンフィラメントが付着することが知られている横紋筋のZ線に見られるタンパク質α-アクチニンで構成されています。 したがって、アクチンに接続されたミオシン交差橋によって生成された力は、アクチンフィラメントを介して密な体に送信され、その後、最終的に細胞膜上で終端する隣接する収縮ユニットを介して送信されます。
緩和された平滑筋細胞は平滑な細胞膜の外観を有するが、収縮すると、筋肉膜上の離散点に加えられる内向きの収縮力の結果として大きな膜blebs（または噴出）が形成される。 これらの点は、おそらくアクチンフィラメントが付着する細胞膜上の緻密なプラークである。 単離された細胞が短くなるにつれて、それはコルクスクリューのような方法でそうする。 単一の細胞がこのようなユニークな方法で短縮するためには、平滑筋の収縮タンパク質が筋細胞内でらせん状に配向しているという仮説が立てられている。 このらせん配列は，平滑筋における収縮装置が細胞の長軸に対してわずかな角度で配置されるという以前の推測と一致した。 このような収縮性蛋白質の配置は，平滑筋の短縮速度の低下と力発生能力の向上に寄与する可能性がある。
収縮性タンパク質は相互作用し、個々の平滑筋細胞が埋め込まれている組織に伝達されなければならない力を生成する。 平滑筋細胞は、骨格を操作するための筋力の伝達を可能にする横紋筋に存在する腱を有していない。 しかし、平滑筋は、一般に、組織内の平滑筋細胞をより大きな機能単位に接続する緻密な結合組織マトリックスに埋め込まれている。
細胞内部の他の細胞小器官は、エネルギー生産とカルシウム貯蔵に関連している。 ミトコンドリアは、細胞核の近くおよび細胞の周辺に最も頻繁に位置する。 横紋筋と同様に、これらのミトコンドリアはATP産生にリンクされています。 筋小胞体は細胞内カルシウムの貯蔵に関与している。 横紋筋と同様に、この細胞内膜系は、細胞内カルシウムの濃度を調節することによって収縮が起こるかどうかを決定する上で重要な役割を果た