Il muscolo temporale origina a livello dell'intera fossa temporale sino alla linea temporale inferiore, e dalla superficie profonda della fascia temporale. Le sue fibre convergono in un tendine che passa nello spazio tra arcata zigomatica e parte laterale del cranio. Si inserisce alla faccia mediale, all'apice, ai margini anteriore e posteriore del processo coronoideo, e al margine anteriore del ramo mandibolare sino al terzo molare. Le sue fibre anteriori sono dirette verticalemente, quelle posteriori quasi orizzantalmente, e quelle intermedie con vari gradi di inclinazione, come in un ipotetico ventaglio.Superficialmente ad esso troviamo cute, auricolares anterior e superior, fascia temporale, vasi temporali superficiali, nervo auricolotemporale, rami temporali del nervo faciale, nervo zigomaticotemporale, aponeurosi epicranica, arco zigomatico e muscolo massetere. Posteriormente in alto troviamo la fossa temporale e in basso le strutture della fossa infratemporale. Il suo margine anteriore è separato dall'arcata zigomatica da uno strato di tessuto adiposo.La sua vascolarizzazione è data dai rami temporali profondi dell'arteria mascellare. Il ramo anteriore si distribuisce al 20% anteriore del muscolo, il ramo posteriore al 40% posteriore, e il ramo medio al 40% medio del tessuto muscolare. L'innervazione è data dalla branca temporale profonda del tronco anteriore del nervo mandibolare. Con la sua contrazione eleva la mandibola, partecipa ai movimenti di lateralità, e le sue fibre posteriori la retraggono se è stata protrusa.