Гладкие мышцы, в отличие от скелетных мыщц , лишены поперечных полос. Они состоят из длинных, заостренных на концах клеток, которые имеют только одно ядро и содержат как толстые, так и тонкие филаменты , ориентированные вдоль длинной оси клетки. Однако расположены эти филаменты не столь упорядоченно, как в клетках скелетной мускулатуры и клетках сердечной мышцы , и, по-видимому, не образуют миофибрил .

Гладкая мускулатура содержит актин и миозин особого типа, свойственного этой ткани. Актин гладкой мускулатуры несколько отличается по аминокислотной последовательности от актина скелетных мышц , но функциональное значение этих отличий неизвестно. С другой стороны, миозин гладкой мускулатуры , будучи очень сходен по структуре с миозином скелетных мышц , отличается от последнего по двум важным функциональным параметрам. Во-первых, его АТФазная активность даже в оптимальных условиях почти в 10 раз ниже, чем у миозина скелетных мышц, и ее регулирование кальцием носит более прямой характер. Во-вторых, миозин гладких мышц , подобно миозину немышечных клеток , способен взаимодействовать с актиновыми филаментами и таким образом вызывать сокращение только тогда, когда его легкие цепи фосфорилированы, а когда они дефосфорилированы, миозин не может взаимодействовать с актином и мышца расслабляется.

Фосфорилирование и дефосфорилирование легких цепей миозина гладких мышц производят специфические ферменты. Миозиновая АТФаза гладких мышц кальций-зависима, так как фосфорилирующий фермент - киназа легких цепей миозина - регулируется концентрацией ионов кальция. Гладкие мышцы , подобно скелетным мышцам , тоже сокращаются в ответ на повышение концентрации ионов кальция , однако пусковые механизмы их сокращения различны. В случае гладких мышц это не волевые команды, а импульсы, пришедшие по вегетативным нервам , или гормональные сигналы.

Гладкие мышцы специально приспособлены для того, чтобы поддерживать длительное напряжение, затрачивая на это в 5 - 10 раз меньше АТФ, чем понадобилось бы для выполнения той же задачи скелетной мышце. Медленное образование и разрушение актин - миозиновых сшивок не позволяет гладкой мышце быстро сокращаться, но зато дает ей возможность сохранять постоянный мышечный тонус .