Il nervo muscolocutaneo grazie ai rami muscolari provvede all'innervazione dei muscoli della loggia anteriore del braccio e in particolare del muscolo coracobrachiale, del muscolo brachiale e del muscolo bicipite del braccio. Essendo un nervo misto si compone anche di fibre sensitive che si distribuiscono alla cute della regione laterale del braccio e tramite il suo ramo terminale (il nervo cutaneo laterale dell'avambraccio) fornisce la sensibilità del lato laterale dell'avambraccio dal gomito al polso. Inoltre, il nervo muscolocutaneo dà anche "rami articolari" all'articolazione del gomito e all'articolazione scapolo-omerale.