三頭筋の名の通り、起始部が長頭と内側頭、外側頭に分かれている。
長頭は肩甲骨間接下結節から起こり、大円筋と小円筋の間を下行する。
内側頭は上腕骨の橈骨神経溝の下外側方から起こる。
外側頭は上腕骨の橈骨神経溝の上外側方に接して線状に起こる。この三頭が合して、尺骨肘頭に停止する。
支配神経は腕神経叢の後神経束の枝である橈骨神経である。
作用としては肘の伸展を行う。長頭は上腕を伸展及び内転する。伸展時には肘筋と共に強調して働くが、純粋に肘の伸展をする主動作筋は肘筋である。
前腕伸展位の拮抗筋は上腕二頭筋となる。
前腕の回内は円回内筋、方形回内筋などと協調して働く。