股二頭肌的位置在大腿后外側皮下。
大腿肌可分為前群、后群和內側群三群,分別位于股骨的前面、內側和后面。大腿后群肌有三塊肌肉,即股二頭肌、半腱肌、半膜肌,因此股二頭肌是大腿后群肌之一,位于大腿后外側皮下,有長、短二個頭。
其中長頭起于坐骨結節,短頭起于股骨粗線的外側唇下半及外側肌間隔。兩頭在股骨下1/3處合并為一總腱止于腓骨頭。近固定時,使大腿伸,小腿屈,并外旋。遠固定時,使大腿在膝關節處屈(牽拉股骨向后),在小腿伸直時,則使骨盆后傾。股二頭肌受坐骨神經支配,該肌呈梭形。在股下部,長頭移行為肌腱并和短頭相接。圓形的肌腱附著于腓骨頭,在其通過膝關節時易于看到和觸摸到,尤其是當對抗阻力屈膝時。當坐骨神經從臀部下降到股后面時居股二頭肌長頭之后而得到保護。