Il muscolo omoioideo consiste di due ventri uniti da un tendine intermedio. Il ventre posteriore, piatto e stretto, origina a livello del margine superiore della scapola o occasionalmente dal legamento scapolare superiore trasverso. Si dirige poi in avanti e in alto, passando dietro allo sternocleidomastoideo e terminando nel tendine intermedio. Da quest'ultimo origina il ventre anteriore che si porta in alto, quasi verticalemente vicino al margine laterale dello sternoioideo e raggiunge il margine inferiore dell'osso ioide lateralmente all'inserzione di questo. Il tendine intermedio ha forma e lunghezza variabile e solitamente si trova adiacente alla vena giugulare interna, a livello dell'arco della cartilagine cricoidea. Lo avvolge una banda della fascia cervicale profonda ancorata in basso a livello della clavicola e della prima costa.Il muscolo è vascolarizzato da rami delle arterie tiroidea superiore e linguale. Il suo ventre anteriore riceve innervazione da parte dei rami del tronco superiore dell'ansa cervicalis (C1). Quello inferiore è innervato dall'ansa cervicalis stessa (C1,C2, C3). Con la sua contrazione abbassa l'osso ioide che è stato precedentemente sollevato. Si è supposto che la sua azione metta in tensione la parte inferiore della fascia profonda negli atti di inspirazione forzata, riducendo la tendenza a collabire delle parti molli.