El teixit miocàrdic es compon bàsicament de cèl·lules musculars especialitzades i una proporció molt petita d’elements de teixit conjuntiu.
Les cèl·lules musculars cardíaques en realitat són semblants a les cèl·lules que constitueixen els músculs esquelètics, però amb la diferència fonamental que no es contreuen voluntàriament. Es tracta d’unes cèl·lules de forma cilíndrica i allargassada que presenten característiques particulars. Cada cèl·lula disposa d’una membrana, anomenada sarcolemma, a l’interior de la qual hi ha uns components semblants als de les altres cèl·lules orgàniques, com ara nucli, mitocondris i els altres que els són propis. Un nombre variable de cèl·lules es troba unit entre si pels extrems, a través d’una membrana molt prima, anomenada disc intercalat. Aquestes diverses cèl·lules connectades entre si tan íntimament formen una fibra muscular, llarga i prima, envoltada de fibres de col·lagen, entre les quals discorren capil·lars sanguinis. D’altra banda, grups formats per un nombre variable de fibres musculars alineades paral·lelament entre si formen un fascicle muscular. Els diversos fascicles musculars, cadascun envoltat per una fina beina de teixit conjuntiu, solquen el miocardi en tots els sentits, la qual cosa origina una complexa estructura amb elements tan interrelacionats que el conjunt actua com una unitat, és a dir, el múscul cardíac.
A l’interior d’una cèl·lula miocàrdica hi ha uns filaments disposats longitudinalment, que arriben fins els discs intercalats dels extrems. Són les anomenades miofibrilles, estructures rectores de la capacitat contràctil del múscul cardíac. Cada miofibril·la es compon bàsicament de dos tipus de filaments proteics: uns filaments gruixuts, compostos per la proteïna miosina, i uns altres de prims, formats per la proteïna actina. La disposició d’aquests filaments és força complexa i particular: cada filament gruixut és envoltat per sis de prims, entre els quals pot lliscar; a més, els filaments gruixuts disposen d’unes prolongacions laterals, que semblen espines i que reben el nom de ponts encreuats, mitjançant les quals poden inserir-se en la superfície dels filaments prims i separar-se’n. La disposició d’ambdós tipus de filaments és regular i es repeteix al llarg de tota la miofibril·la, de manera que, observant una fibra muscular al microscopi electrònic, hom podrà veure que les miofibril·les es troben solcades per estries transversals. Així, s’hi poden distingir unes bandes fosques que s’alternen amb unes altres de clares: les anomenades bandes A, de tonalitat fosca, corresponen als filaments gruixuts de miosina, mentre que les conegudes com a bandes I, de tonalitat més clara, corresponen als filaments prims d’actina. A més, enmig de cada banda I hi ha una banda transversal més fosca, anomenada disc Z. De la disposició particular dels filaments depèn la capacitat funcional del múscul. Es considera, per tant, que hi ha una unitat funcional, limitada per dos discs Z, que rep el nom de sarcòmer. De fet, la miofibril·la és una successió de sarcòmers.
Davant l’estímul apropiat, els filaments gruixuts de cada sarcòmer llisquen i es fixen sobre els filaments prims; consegüentment, les bandes I, els sarcòmers, tota la miofibril·la i la fibra muscular en conjunt s’escurcen. La contracció de les diverses fibres musculars genera alhora la del múscul cardíac i, per contra, quan cessa l’estímul, els filaments es desinsereixen i tornen a lliscar en sentit contrari i, en conseqüència, els sarcòmers i les fibres musculars es relaxen.