Ostatnią wspólną drogą z układu nerwowego do mięśni szkieletowych jest neuron ruchowy. Ciało jego komórki znajduje się w rdzeniu kręgowym lub pniu mózgu; akson wychodzi przez korzeń brzuszny lub nerw czaszkowy i łączy się z włóknami mięśniowymi w złączu nerwowo-mięśniowym.

Pojedynczy neuron ruchowy i unerwiane przez niego włókna mięśniowe tworzą jednostkę ruchową. Małe jednostki ruchowe umożliwiają precyzyjną kontrolę; duże generują większą siłę. Neurony ruchowe integrują sygnały z włókien czuciowych aferentnych, interneuronów i dróg zstępujących, zanim zdecydują się na aktywację. Częstotliwość i kolejność aktywacji neuronów determinują siłę i czas skurczu mięśnia.

Degeneracja neuronów ruchowych powoduje postępujące osłabienie w stwardnieniu zanikowym bocznym i chorobach pokrewnych. Toksyny i ataki autoimmunologiczne na złącze nerwowo-mięśniowe również upośledzają sygnały ruchowe. Ze względu na duże rozmiary i dostępność neuronów ruchowych, stanowią one komórki modelowe do badań nad pobudliwością, przekaźnictwem synaptycznym i mechanizmami chorób.

Każdy dowolny ruch ostatecznie zależy od niezawodnej aktywacji tych komórek.