分佈於心臟及其相連的大血管近段且具收縮性的肌肉組織。心臟舒縮活動的功能基礎。心肌收縮具有自動節律性特點，緩慢而持久，屬不隨意肌。另外，還有一種特殊的心肌纖維組成心臟的傳導系統，具有發出衝動、傳導興奮、調節心臟按節律收縮的作用。該系統包括竇房結、房室結、房室束及其分支。除竇房結位於有心房的心外膜深部外，其餘各部分別分佈於心內膜下層。
心肌細胞的結構特徵 心肌細胞與骨骼骼肌的結構基本相似，也有橫紋，但在結構上具有以下特征：①心肌細胞為短柱狀，一般隻有一個細胞核，而骨骼肌纖維是多核細胞。心肌細胞之間有閏盤結構。該處細胞膜凹凸相嵌，並特殊分化形成橋粒，彼此緊密連接，但心肌細胞之間並無原生質的連續。心肌的閏盤有利於細胞間的興奮傳遞。這一方面由於該處結構對電流的阻抗較低，興奮波易於通過；另一方面又因該處呈間隙連接，內有1.5～2納米的嗜水小管，可允許鈣離子等離子通透轉運。因此，正常的心房肌或心室肌細胞雖然彼此分開，但幾乎同時興奮且作同步收縮，大大提高瞭心肌收縮的效能，功能上體現瞭合胞體的特性。②心肌細胞的細胞核多位於細胞中部，形狀似橢圓或似長方形，其長軸與肌原纖維的方向一致。肌原纖維繞核而行，核的兩端富有肌漿，其中含有豐富的糖原顆粒和線粒體，以適應心肌持續性節律收縮活動的需要。從橫斷面來看，心肌細胞的直徑比骨骼肌小，前者約為15微米，而後者則為100微米左右。從縱斷面來看，心肌細胞的肌節長度也比骨骼肌的肌節為短。③在電子顯微鏡下觀察，也可看到心肌細胞的肌原纖維、橫小管、肌質網、線粒體、糖原、脂肪等超微結構。但是心肌細胞與骨骼肌不同：心肌細胞的肌原纖維粗細差別很大，介於0.2～2.3微米之間，同時粗的肌原纖維與細的肌原纖維可相互移行，相鄰者又彼此接近以致分界不清。
心肌起搏傳導系統的結構特征 組成心臟傳導系統的心肌纖維有以下3型細胞。①起搏細胞，簡稱P細胞。這種細胞組成竇房結和房室結。細胞較小，呈梭形或多邊形。這些細胞是心肌興奮的起搏點。②移行細胞，主要存在於竇房結和房室結的周邊及房室束，起傳導沖動的作用。移行細胞的結構介於起搏細胞和心肌纖維之間，細胞比心肌纖維細而短。③浦肯野纖維或稱束細胞，是一種特殊的心肌纖維，它們組成房室束及其分支。這種細胞比心肌纖維粗大，細胞中央有1～2個細胞核，且多位於細胞周邊，相鄰細胞之間有較發達的閏盤相連。浦肯野氏纖維的末端可伸入心肌膜，與心肌纖維相連續。浦肯野氏纖維具有快速將沖動傳至心室各處的功能。
心肌的生理特性 心肌細胞的結構特征決定瞭心肌的生理特性。
自律性 動物的心臟在適宜的離子濃度、滲透壓、酸堿度、溫濕度以及充分的氧氣和能源供應等條件下，即使除去所有的神經，甚至在離體條件下，它仍然能夠保持其固有的節律性收縮活動。即心肌本身具有自動節律性，簡稱自律性。絕大多數脊椎動物心肌的自律性是肌源性的，而不是神經源性的。但無脊椎動物，如有些節肢動物，其心肌的自律性是神經源性的，如鱟就是一例。但鱟在胚胎發育階段，心搏自律性也是肌源性的，直到第28天神經發育完善以後，它的管狀心臟的自律性搏動才變成神經源性的，切斷神經後會使心搏停止。乙酰膽堿可使成年鱟心的搏動加速，而在胚胎期的鱟心則對乙酰膽堿無反應。脊椎動物和無脊椎動物中的軟體動物、被囊動物的心搏自律性屬肌源性。環形動物、昆蟲綱動物的心搏多屬神經源性。蜜蜂、蝗蟲、蟋蟀、蟑螂的心搏都受外部神經和激素的調節，有些昆蟲如蠶的心似有幾個起搏點，因此常發生逆行性搏動。在生理情況下，哺乳動物心臟的起搏傳導傳統中，自律性最高的是竇房結起搏細胞，其起搏節律在整體情況下，因受神經的調節而保持於每分鐘70次左右（在成年人）的竇性心律水平。房室交界部和浦肯野纖維的自律性次之，分別為40～55次/分及25～40次/分；心房肌和心室肌無自律性。
興奮性及興奮時的電位變化 心肌細胞興奮時與骨骼肌和神經細胞一樣，會產生動作電位，其興奮性也經歷一系列的時相性變化。但心肌的動作電位又有其特點。以心室肌為例，它從去極化到復極化的全過程，可分為0、1、2、3、4共5個時相，0期為去極化過程，其餘4個期為復極化過程。心室肌的復極化過程很長，一般可達300～350毫秒。
心肌細胞興奮時會產生動作電位，這種電位變化與骨骼肌、神經細胞的動作電位大致相似。都可以表現為靜息電位和興奮時的動作電位。心肌細胞膜主要由類脂質和蛋白質分子構成。靜息時膜表面任何兩點都是等電位的，但在膜內和膜外卻存在著明顯的電位差，用細胞內微電極記錄到的靜息電位約為90毫伏，膜外電位為正，膜內的為負。當心肌細胞受刺激而興奮時，興奮處膜電位發生反極化，即膜外電位暫時變負，膜內電位暫時變正，興奮後又可恢復原來的極化狀態，這稱為再極化或復極化。心肌細胞動作電位與骨骼肌動作電位的主要區別是前者持續時間長，特別是再極化過程持續時間長，一般可達200～300毫秒，形成平臺，心肌細胞動作電位的持續期大體相當心肌細胞的收縮期。動作電位最先出現的鋒電位可達＋10到＋30毫伏。心肌動作電位的持續時程隨心率的變化而改變；心率越快動作電位的持續期相應縮短，一般動作電位的持續期約為兩次心搏間期的1/2。
心肌興奮後膜內電位恢復到−55毫伏段以前這時間內，任何強大的刺激都不會再引起心肌興奮，這段時間稱為絕對不應期，當膜內電位由−55毫伏恢復到−66毫伏左右時，如果第二個刺激足夠強的話，可引起膜的部分去極化，但不能傳播（局部興奮），即不能引起可傳播的動作電位，這段時間稱為有效不應期。從有效不應期之末到復極化基本完成（膜內電位恢復到−80毫伏左右）的這段時間稱為相對不應期，此時閾值以上的第二個刺激可引起動作電位。相對不應期之後有一段時間心肌細胞的興奮性超出正常水平，稱為超常期，此時閾下強度的刺激也能引起細胞的興奮，產生動作電位。由此心肌動作電位可以精確地反映其興奮的變化，持續的平臺反映很長的不應期。心室肌特長的不應期有重要的生理學意義，它可以確保心搏有節律地工作而不受過多刺激的影響，不會像骨骼肌那樣產生強直收縮從而導致心臟泵血功能的停止。心房肌的絕對不應期短得多，僅僅150毫秒，從而常可產生較快的收縮頻率，出現心房搏動或心房顫動。心房的相對不應期和超常期均為30～40毫秒，但它的有效不應期較長，約200～250毫秒。這一特性有利於心臟進行長期不疲勞的舒縮活動，而不致於像骨骼肌那樣產生強直收縮而影響其射血功能。
傳導性 心肌細胞具有傳導興奮的特性。正常心臟的節律起搏點是竇房結，它所產生的自動節律性興奮，可依次通過心臟的起搏傳導系統，而先後傳到心房肌和心室肌的工作細胞，使心房和心室依次產生節律性的收縮活動。心肌的興奮在竇房結內傳導的速度較慢，約0.05米/秒；房內束的傳導速度較快，為1.0～1.2米/秒；房室交界部的結區的傳導速度最慢，僅有0.02～0.05米/秒；房室束及其左右分枝的浦肯野纖維的傳導速度最快，分別為1.2～2.0及2.0～4.0米/秒。
收縮性 心臟的節律性同步收縮活動是心肌的又一重要生理特性。首先，由於心肌有較長的有效不應期和自動節律性；其次，心房肌和心室肌又各自作為功能合胞體，幾乎是同時地產生整個心房或心室的同步性收縮，使心房或心室的內壓快速增高，推動其中的血液流動，從而實現血液循環的生理功能。