Der Musculus rectus femoris (gerader Schenkelmuskel) ist ein oberflächlicher, zweigelenkiger Muskel und Teil des M. quadriceps femoris. Er entspringt an der Spina iliaca anterior inferior (vorderer unterer Darmbeinstachel), sowie mit wenigen Fasern vom oberen Rand der Hüftgelenkspfanne. Der doppeltgefiederte Muskel verläuft nach unten und geht etwa 10cm überhalb der Patella (Kniescheibe) in seine Sehne über, welche sich im weiteren Verlauf mit den Sehnen der restlichen Teile des M. quadriceps vereinigt. Der M. rectus femoris überzieht sowohl das Hüft- als auch das Kniegelenk. Somit wird er zu einem Beuger im Hüftgelenk und einem Strecker im Kniegelenk. Sein spitzer Fiederungswinkel und sein hoher Anteil an FT-Fasern (schnell zuckende Muskelfasern) prädestinieren ihn für schnellkräftige Tätigkeiten. Sein Anteil an der Gesamtkraft des Quadriceps femoris liegt bei lediglich 20%. Seine Fähigkeit in der Hüftgelenk zu beugen hängt von der Kniegelenksstellung ab, seine Fähigkeit im Kniegelenk zu strecken hängt von der Hüftgelenksstellung ab. Bei gebeugter Hüfte reicht seine Kraft nicht aus um das Knie zu strecken. Seine größte Kraft entfaltet er bei maximal gestreckter Hüfte. Dann wird er vorgespannt und kann sich stärker verkürzen. Diese Vordehnung findet beim Gehen und Laufen statt

Der Musculus vastus lateralis (äußerer Schenkelmuskel) entspringt vom Trochanter major (großer Rollhügel), von der Linea intertrochanterica sowie vom Labium laterale der Linea aspera (lateralen Lippe der knöchernen Leiste an der Rückseite des Femur). Etwas oberhalb und lateral der Kniescheibe geht er in seine Sehne über und vereinigt sich mit den restlichen Köpfen des M. quadriceps femoris. Der Muskel umschließt dabei den tiefliegenden M. vastus intermedius.

Der Musculus vastus medialis (innerer Schenkelmuskel) entspringt von der medialen Lippe der Linea aspera (knöcherne Leiste an der Rückseite des Femur) und zieht von allen Teilen des M. quadriceps femoris am weitesten nach distal, sodass er medial und knapp oberhalb der Kniescheibe in seine Sehne übergeht, die sich ebenso mit den Sehnen der anderen Teile des Quadriceps vereinigen. Bei Sportlern kann der Muskeln sehr stark ausgeprägt sein, entsprechend ist seine Wulst deutlich tast- und sichtbar.

Der Musculus vastus intermedius (mittlerer Schenkelmuskel) ist der tiefliegende Kopf des M. quadriceps femoris. Er entspringt von der vorderen und lateralen Femurfläche, dabei bedeckt er den Femur zu etwa drei Vierteln. Der Hauptteil seiner Muskelfasern strahlt in die gemeinsame Sehne der Quadriceps-Köpfe ein, einige wenige Fasern zur Kniegelenkkapsel um diese bei Extension des Kniegelenks zu spannen.

Die derbe und kräftige Sehne der Quadriceps-Köpfe bildet sich knapp oberhalb des Kniegelenks und setzt an der Patella (Kniescheibe) an. Von dort aus setzen sich die Sehnenzüge weiter nach distal fort und setzen als Lig. patellae (Kniescheibenband) an der Tuberositas tibiae (Rauigkeit an der vorderen Schienbeinkante) an.

In seiner Gesamtheit ist der M. quadriceps ein enorm starker Kniegelenksstrecker. Man unterscheidet dabei zwischen einer statischen und dynamischen Funktion. Seine statische Funktion besteht darin, dass Kniegelenk beim Stehen zu stabilisieren und ein Einknicken dessen zu verhindern. Seine dynamische Tätigkeit ist im Alltag und im Sport allgegenwärtig. Beispiele seiner Funktionen sind: Aufstehen, Gehen, Laufen, Springen, Landen, usw. Nicht zu vergessen ist die hüftbeugende Funktion des M. rectus femoris.

Die Charakteristika des M. rectus femoris wurden oben bereits erwähnt. Im Gegensatz zu ihm weisen die drei restlichen Köpfe des Quadriceps einen erhöhten Gehalt an ST-Fasern (langsam zuckende Muskelfasern) sowie einen stumpferen Fiederungswinkel auf. Dies prädestiniert sie für die Realisierung von hohen Kräften bei isometrischen, stabilisierenden Tätigkeiten.
Der M. vastus medialis ist stärker als der M. vastus lateralis. Diese Tatsache verhindert eine Luxation der Patella nach lateral. Bei einer Unausgewogenheit was die Stärke der beiden Köpfe betrifft, wenn also der laterale Kopf stärker als der mediale ist, tendiert die Patella dazu nach lateral zu luxieren.
An dieser Stelle sei noch die besondere Rolle der Patella (Kniescheibe) als Sesambein erwähnt. Sie verbindet die Quadricepssehne mit der Patellarsehne. Durch die Einlagerung der Patella kommt es zu einer Vergrößerung des Hebelarmes und folglich zu einem größeren Drehmoment im Kniegelenk. Damit erhöht die Patella die mechanische Effizienz der Arbeit des M. quadriceps femoris.

Die vier Köpfe des M. quadriceps femoris werden vom N. femoralis (L2-4) innerviert.