Na sua organização e disposição, as fibras musculares estriadas esqueléticas estão agrupadas formando feixes envolvidos por uma membrana que recebe o nome de perimísio. Deste, partem septos que vão envolver pequenos feixes de fibras que são chamados epimísio, partindo daí septos que rodeiam cada fibra e que recebem o nome de endomísio. As fibras musculares dos cortes cárneos chamados cortes de segunda geralmente apresentam maior quantidade de epimísio e endomísio do que os cortes de primeira. Essas estruturas são as principais responsáveis pelo processo conhecido como "rigor da descongelação".

A mioglobina, substância que dá cor à carne, tem como característica o átomo de ferro no centro do grupo heme. Como a mioglobina possui maior avidez pelo O2 que a hemoglobina, ela atua como depósito temporário de O2 com a formação da Oximioglobina. A oximioglobina é a responsável pelo aspecto vermelho brilhante da carne fresca. A transformação da mioglobina em metamioglobina é responsável pela alteração na coloração da carne. A coloração marrom das carnes cozidas é devida, em parte, à formação de metamioglobina e, em parte, à caramelização dos açúcares contidos no músculo.

A unidade funcional do músculo estriado esquelético é o sarcômero, representado pela porção da miofibrila compreendida entre duas linhas Z adjacentes. Por sua vez, a banda A apresenta, em sua porção central, uma zona mais clara denominada banda H. A formação de pontes mediante a integração entre actina e miosina na banda I entre dois sarcômeros origina o complexo químico denominado actomiosina. Esta constitui a maior parte das proteínas fibrilares existentes no músculo pós-morte e o rigor mortis é, em grande parte, devido a este complexo.

O tecido conjuntivo é pouco presente na musculatura esquelética e visa ajudar na estruturação dos feixes fibrosos, constituindo-se principalmente de colágeno. Esse tecido é composto principalmente de gorduras ligadas a algumas proteínas estruturantes. A presença desse tecido entre as fibras musculares dá ao corte cárneo um aspecto conhecido como marmoreio. Animais de origem européia apresentam maior marmoreio nos cortes cárneos que os de origem indiana.