Lo stomaco possiede una complessa struttura muscolare liscia, che lo avvolge completamente in più strati. Lo strato interno è costituito da fibre muscolari lisce disposte obliquamente a partire da una regione chiamata collare di Helvetius, posto presso l'incisura cardiale. Le fibre scendono a partire dall'incisura cardiale sulla superficie anteriore del corpo dello stomaco fino a raggiungere l'antro pilorico. Si tratta però di fibre piuttosto sparse che non costituiscono uno strato particolarmente addensato. Lo strato muscolare medio presenta fibre dall'andamento circolare, che si avvolgono concentricamente presso il fondo dello stomaco, per poi fasciare il corpo dello stomaco, l'antro e il canale pilorico (continuandosi poi anche nel duodeno) in senso postero-anteriore. Lo strato muscolare esterno dello stomaco presenta fibre longitudinali. Le fibre muscolari esterne esofagee a livello del cardias si dividono in due grandi fasci, l'uno decorre lungo il fondo dello stomaco (andando a ricoprire la muscolatura circolare) e poi lungo la grande curvatura sino al canale pilorico, l'altro decorre lungo la piccola curvatura, per poi unirsi al precedente a livello del piloro, e proseguire quale un unico strato muscolare nel duodeno. Una finestra nella faccia anteriore dello stomaco rimane così priva dello strato longitudinale esterno ed è ricoperta solo da quello obliquo interno e dal circolare medio sovrastante. Il piloro è costituito da un ispessimento della muscolatura circolare media e da fibre oblique che si approfondano tra quelle circolari. Gli strati muscolari dello stomaco sono ricoperti dal peritoneo viscerale, con cui sono strettamente uniti. La contrazione muscolare è regolata da una rete di fibre nervose amieliniche del sistema nervoso enterico, localizzate tra gli strati muscolari a costituire il plesso mioenterico di Auerbach.