Una vez que un potencial de acción alcanza la placa motora, desencadena la liberación de acetilcolina. Este neurotransmisor luego se difunde a través de la brecha sináptica y se une a los receptores de la membrana de la fibra muscular. Esta unión desencadena un cambio conformacional en el receptor que permite que los iones de sodio fluyan hacia la fibra muscular. Esta despolarización se propaga a lo largo de la membrana de la fibra muscular y provoca la liberación de iones de calcio del retículo sarcoplásmico. Los iones de calcio se unen a la troponina, lo que provoca un cambio en la conformación del complejo troponina-tropomiosina. Esto permite que los grupos de cabezas de miosina se unan a los filamentos de actina e inicien la contracción muscular.
El número de fibras musculares que se reclutan en una sola contracción está determinado por la fuerza del estímulo. Un estímulo débil sólo excitará unas pocas unidades motoras, mientras que un estímulo fuerte excitará más unidades motoras. Cuantas más unidades motoras se exciten, más fuerte será la contracción.