肌球蛋白是長形不對稱分子，形狀如“Y”字，長約160nm。電子顯微鏡下觀察到它含有兩條完全相同的長肽鏈和兩對短肽鏈，組成兩個球狀頭部和一個長桿狀尾部。肌球蛋白分子量約460kD，長肽鏈的分子量約240kD，稱重鏈；短鏈稱輕鏈。將肌肉肌球蛋白用5,5′-二硫雙(α-硝基苯甲酸，DTNB)處理后放出的一對輕鏈，稱為DTNB鏈，分子量約18kD；另兩條輕鏈只有在堿性(pH 11.4)條件下才能分離出來，稱堿性輕鏈，分子量分別為25kD和16kD。非肌細胞如粘菌的肌球蛋白的形狀和結構與肌細胞的肌球蛋白非常相似，但它不存在DTNB鏈，兩對不同的輕鏈稱必需輕鏈(essential light chain)和調節輕鏈(regulatory light chain)，分子量分別為16kD和18kD。閻隆飛等于1963年首次從煙草微管束中分離出肌動球蛋白，證明其具有ATP酶活性，這是高等植物中存在肌動蛋白和肌球蛋白的第一個證據。馬永澤和閻隆飛(1989)證明，豌豆葉片的卷須中存在肌球蛋白，SDS-PAGE測得兩條重鏈的分子量為165kD，兩對輕鏈的分子量分別為17kD和15kD。