大腿肌肉由股四頭肌（股外側肌、股直肌、股中間肌、股內側肌等四塊肌肉）與大腿後側肌肉群（Hamstring，股二頭肌、半腱肌、半膜肌等三塊肌肉）構成。大腿前後的肌肉會彼此取得平衡，主要用於屈膝再伸直時，以及髖關節前後左右彎曲再伸展時，還有轉身時大腿肌肉也會起作用。
股四頭肌之中被稱為股直肌的長肌肉附著在膝蓋骨上，途經膝關節，一路相連至髖關節。後方的大腿後側肌肉群也一樣，始於腸骨，途經膝蓋，一路相連至膝蓋下方的脛骨。此大腿肌肉會支撐臀部與軀幹，並將能量傳達至膝蓋下方。雖然它們彼此成雙成對，但若是處於不平衡的情況下，可能會導致膝蓋韌帶或肌肉破裂。
此外，坐下再起身時，運動或日常生活中彎腰再挺直時，透過運動練就的大腿後側肌肉群和大腿肌肉，可減輕腰部肌肉的負擔，進而保護腰部。大腿肌肉也負責分散走路時或跳躍時，體重加壓在膝蓋上的垂直壓力。因此，大腿肌肉弱化會導致退化性關節炎，同時造成膝蓋不穩定。
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