肌球蛋白是一種分子發動機, 以肌動蛋白絲作為運行的軌道。實際上, 肌球蛋白也是ATPase, 通過ATP的水解導致構型的變化從而在肌動蛋白絲上移動。這種ATPase同微管分子發動機一樣, 能夠將化學能轉變成機械能, 所以又被稱為機械化學酶(mechanochemival enzyme), 或叫發動機蛋白(motor protein)。至今所研究的肌球蛋白在微絲上的移動方向都是從(-)端移向( )端, 而ATP是發動機蛋白運動的能源。

所有的肌球蛋白都是由一個重鏈和幾個輕鏈組成，并組成三個結構和功能不同的結構域∶頭部結構域是最保守的結構域，它含有與肌動蛋白、ATP結合的位點，負責產生力。與頭部相鄰的結構域是α螺旋的頸部(α-helical neck region)，它通過同鈣調素或類似鈣調素的調節輕鏈亞基的結合來調節頭部的活性。尾部結構域含有決定尾部是同膜結合還是同其它的尾部結合的位點，因此它決定是否產生肌球蛋白二聚體還是產生肌球蛋白纖維。