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 Muskel wird vom N. femoralis (L2-4) innerviert.