二腹肌有前、后两个肌腹。二腹肌后腹表面有耳大神经、下颌后静脉及面神经颈支；深面有颈内动、静脉，颈外动脉，迷走神经，副神经，舌下神经，颈交感干；上缘有耳后动脉和面神经及舌咽神经等；下缘有枕动脉和舌下神经。
二者以中间腱相连。肌腹为肌性部分，主要由肌纤维即肌细胞组成，色红而柔软，有收缩能力；肌腱主要由平行致密的胶原纤维束构成，色白、强韧而无收缩功能，其抗张强度为肌腹的100多倍，肌多借肌腱附着于骨骼。
二腹肌前腹由三叉神经支配，后腹由面神经支配，主要的生理作用是上提舌骨，可使舌骨升高，协助完成咀嚼功能，当舌骨固定时，可张口。二腹肌后腹是颈动脉三角与下颌下三角的分界标志，也是颈部及颌面部手术的主要标志。