髌骨是膝盖前方突出来的那块骨头，是股四头肌或大腿肌肉的肌腱的一部分，包裹在肌肉肌腱里面。同时大部分与肌腱埋在一起，髌骨的背面或后部与股骨的髌骨沟相连，保证髌骨能够在股骨头的沟上良好活动。

膝关节的主要肌肉是股四头肌和股后肌肉群。股四头肌位于膝关节前部的大腿骨顶部，其作用在于伸直膝关节。股后肌肉群位于大腿骨的后方，其作用是屈曲膝关节。许多其他肌肉也与膝关节的功能有关。

关节囊包围着膝关节。它有一层坚韧的纤维外膜和一层滑膜，滑膜产生关节液（滑膜液）。这种液体润滑关节，滋养覆盖关节骨头末端的关节软骨。

膝关节周围有许多囊或小的液体囊，像关节囊内的褶皱，提供额外的关节囊灵活性和伸展性。

软骨（想想吃的猪脆骨，或者田鸡）是一种薄而有弹性的结缔组织，通过吸收震动来保护骨骼。软骨还可以确保关节表面很容易地相互滑动，使膝盖的运动更加顺畅。

所有构成膝关节的骨头都有关节软骨或透明软骨覆盖在每个骨表面的末端。

关节软骨的损伤通常是由过度使用、老化引起的渐进性“磨损”损伤。

半月板软骨是一种纤维状组织，具有良好的抗拉强度，可分离膝关节骨，起到减震器的作用。半月板常在强力、扭转损伤时撕裂。

膝关节有两个C形半月板——内侧半月板和外侧半月板。