mięsień gładki zawiera komórki wrzecionowate o długości 50-250 µm i średnicy 5-10 µm. Komórki te posiadają pojedyncze, Centralne jądro. Otaczające jądro i przez większość cytoplazmy są grube (miozyna) i cienkie (aktyna) włókna. Uważa się, że małe projekcje, które pochodzą z włókna miozyny, są mostkami krzyżowymi. Stosunek aktyny do włókien miozyny (około 12 do 1) jest dwukrotnie większy niż obserwowany w mięśniu prążkowanym, a zatem może zapewnić większą szansę na mostek krzyżowy do przyczepiania się i generowania siły w mięśniu gładkim. Zwiększone prawdopodobieństwo przywiązania może częściowo uwzględniać zdolność mięśni gładkich do generowania, przy znacznie mniejszej sile miozyny, porównywalnej lub większej niż mięśnie prążkowane.
mięsień gładki różni się od mięśnia prążkowanego brakiem jakiejkolwiek widocznej organizacji włókien kurczliwych aktyny i miozyny w dyskretne jednostki kurczliwe zwane sarkomerami. Badania wykazały, że struktura podobna do sarcomere może jednak istnieć w mięśniach gładkich. Taka jednostka podobna do sarcomere składa się z włókien aktyny, które są zakotwiczone w gęstych amorficznych ciałach w cytoplazmie, a także gęstych blaszek na błonie komórkowej. Te gęste obszary składają się z białka α-aktyniny, znajdującego się w liniach z mięśni prążkowanych, do których wiązane są włókna aktyny. Tak więc siła generowana przez Mostki krzyżowe miozyny przyłączone do aktyny jest przenoszona przez włókna aktyny do gęstych ciał, a następnie przez sąsiednie jednostki skurczowe, które ostatecznie kończą się na błonie komórkowej.
rozluźnione komórki mięśni gładkich mają wygląd gładkiej błony komórkowej, ale po skurczu powstają duże pęcherzyki błonowe (lub wykwity) w wyniku skierowanych do wewnątrz sił skurczowych, które są stosowane w dyskretnych punktach błony mięśniowej. Te punkty są przypuszczalnie gęste płytki na błonie komórkowej, do której włókna aktyny dołączyć. W miarę jak izolowana komórka skraca się, robi to w sposób korkociąg. Postawiono hipotezę, że aby pojedyncza komórka mogła skrócić się w tak wyjątkowy sposób, białka kurczliwe w mięśniach gładkich są spiralnie zorientowane w komórce mięśniowej. Ten układ spiralny zgadza się z wcześniejszymi spekulacjami, że aparat skurczowy w mięśniu gładkim może być ustawiony pod niewielkimi kątami w stosunku do długiej osi komórki. Taki układ białek kurczliwych może przyczynić się do wolniejszej prędkości skracania i zwiększonej zdolności mięśni gładkich do generowania siły.
białka kurczliwe oddziałują w celu wytworzenia siły, która musi być przekazana do tkanki, w której osadzone są poszczególne komórki mięśni gładkich. Komórki mięśni gładkich nie posiadają ścięgien obecnych w mięśniach prążkowanych, które umożliwiają przenoszenie siły mięśniowej do pracy szkieletu. Mięśnie gładkie są jednak na ogół osadzone w gęstej macierzy tkanki łącznej, która łączy komórki mięśni gładkich w tkance w większą jednostkę funkcjonalną.
Inne organelle wnętrza komórki są związane z produkcją energii i magazynowaniem wapnia. Mitochondria znajdują się najczęściej w pobliżu jądra komórkowego i na obrzeżach komórki. Podobnie jak w mięśniach prążkowanych, mitochondria te są związane z produkcją ATP. Retikulum sarkoplazmatyczne bierze udział w magazynowaniu wewnątrzkomórkowego wapnia. Podobnie jak w mięśniach prążkowanych, ten wewnątrzkomórkowy układ błonowy odgrywa ważną rolę w określaniu, czy następuje skurcz poprzez regulację stężenia wewnątrzkomórkowego wapnia.