A via final comum do sistema nervoso até ao músculo esquelético é o neurónio motor. O seu corpo celular está localizado na medula espinal ou no tronco cerebral; o seu axónio emerge através de uma raiz ventral ou nervo craniano e faz sinapse com as fibras musculares da junção neuromuscular.

Um único neurónio motor e as fibras musculares que inerva constituem uma unidade motora. As unidades motoras pequenas permitem um controlo preciso; as maiores geram maior força. Os neurónios motores integram informação proveniente dos aferentes sensoriais, interneurónios e vias descendentes antes de decidirem se devem disparar. A sua taxa de disparo e ordem de recrutamento determinam a força e o tempo da contração muscular.

A degeneração dos neurónios motores produz a fraqueza progressiva da esclerose lateral amiotrófica e doenças relacionadas. As toxinas e os ataques autoimunes na junção neuromuscular também comprometem a produção motora. Devido ao seu tamanho e acessibilidade, os neurónios motores têm sido utilizados como células modelo para o estudo da excitabilidade, da transmissão sináptica e dos mecanismos das doenças.

Todo o movimento voluntário depende, em última análise, da ativação fiável destas células.