Poslední společnou cestou z nervového systému do kosterního svalu je motorický neuron. Jeho buněčné tělo leží v míše nebo mozkovém kmeni; jeho axon vystupuje přes ventrální kořen nebo hlavový nerv a synapse se svalovými vlákny v neuromuskulárním spojení.

Jeden motorický neuron a svalová vlákna, která inervuje, tvoří motorickou jednotku. Malé motorické jednotky umožňují jemné ovládání; velké generují větší sílu. Motorické neurony integrují vstupy ze senzorických aferentů, interneuronů a sestupných drah, než se rozhodnou, zda k aktivaci. Jejich frekvence aktivace a pořadí náboru určují sílu a načasování svalové kontrakce.

Degenerace motorických neuronů způsobuje progresivní slabost amyotrofické laterální sklerózy a souvisejících onemocnění. Toxiny a autoimunitní ataky na neuromuskulárním spojení také zhoršují motorický výkon. Protože jsou motorické neurony velké a snadno dostupné, staly se modelovými buňkami pro studium excitability, synaptické transmise a mechanismů onemocnění.

Každý dobrovolný pohyb v konečném důsledku závisí na spolehlivém fungování těchto buněk.