肌球蛋白是一种分子发动机, 以肌动蛋白丝作为运行的轨道。实际上, 肌球蛋白也是ATPase, 通过ATP的水解导致构型的变化从而在肌动蛋白丝上移动。这种ATPase同微管分子发动机一样, 能够将化学能转变成机械能, 所以又被称为机械化学酶(mechanochemival enzyme), 或叫发动机蛋白(motor protein)。至今所研究的肌球蛋白在微丝上的移动方向都是从(-)端移向( )端, 而ATP是发动机蛋白运动的能源。

所有的肌球蛋白都是由一个重链和几个轻链组成，并组成三个结构和功能不同的结构域∶头部结构域是最保守的结构域，它含有与肌动蛋白、ATP结合的位点，负责产生力。与头部相邻的结构域是α螺旋的颈部(α-helical neck region)，它通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链亚基的结合来调节头部的活性。尾部结构域含有决定尾部是同膜结合还是同其它的尾部结合的位点，因此它决定是否产生肌球蛋白二聚体还是产生肌球蛋白纤维。