膝关节伸膝装置：股四头肌肌腱、髌骨及髌韧带组成了伸膝装置。

膝关节内侧支持结构：第一层是包裹缝匠肌的深筋膜；第二层胫侧副韧带浅层；第三层是关节囊。

膝关节的外侧支持结构：第一层是筋膜层，第二层是腓侧副韧带，第三层是关节囊。

前交叉韧带：上端附着在股骨外髁内侧面的后半部分，下端附着在胫骨髁间区和内侧髁间结节之间，并与内外侧半月板前角相连接。宽约11mm，长约38mm，屈膝时，其前内侧紧张，后外侧松弛。屈膝45度时前交叉韧带松弛度最大。作用：1、限制胫骨过度前移；2、限制膝关节过伸；3、限制胫骨的旋转；4、限制伸膝位的侧向活动。

后交叉韧带：上端附着在股骨内髁外侧面的后半部分，下端附着在髁间隆起的槽沟内，部分纤维与外侧半月板手角相连。宽约13mm，长约38mm。屈膝时后部纤维松弛，前部紧张，屈曲30度时，大部分纤维均紧张。作用：1、限制胫骨过度后移。2、限制膝过伸；3、限制膝关节旋转活动。

运动膝关节的肌肉主要分为两类：伸膝肌和屈膝肌。伸膝肌指的是股四头肌，其四部分肌肉不同程度地负责膝关节的伸直。包括股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股中间肌。屈膝肌主要包括股二头肌，腘肌。关节囊内有前交叉韧带和后交叉韧带，可防止胫骨向前和向后移动。在关节腔内，股骨与胫骨相对关节面之间垫有两块纤维软骨板，分别称内侧半月板和外侧半月板。内侧半月板较大，呈“C”形；外侧半月板较小，呈“O”形。半月板外缘厚，与关节囊相连，内缘薄而游离。半月板下面平坦，上面凹陷，分别与胫骨、股骨的关节面相适应，增强了关节的稳固性，还可起缓冲作用。

人类日常生活中的站、走、跑、跳等多项活动都离不开膝关节的运动。由于膝关节具有特殊的半月板，因此它不仅是一个轴枢关节，而且也带有某些球窝关节的特征，即它不仅有屈曲、伸展运动功能，而且还有一定范围的旋转运动。膝关节的伸展运动由股四头肌牵拉，各部产生合力拉动髌骨向上，通过髌韧带将小腿伸直。膝关节的屈曲运动在很大程度上由半腱肌、半膜肌、股二头肌、股薄肌和缝匠肌完成。膝关节屈曲运动的正常值为°。膝关节屈曲、伸展时，伴有所谓的扣锁活动。这种活动不是随意的，而是骨外形结构和关节韧带附着的结果。膝关节在屈曲位时，还可以做内旋、外旋运动。当膝关节屈曲90°时，膝关节的旋转活动度最大。

膝关节还有支持身体的作用。这一作用主要是依靠膝关节的稳定结构来完成的。稳定结构包括关节囊、韧带和肌腱等组织。位于前部的稳定结构有髌韧带及两侧支持带，这些主要为动力性结构。后部主要包括髂胫束、外侧副韧带、内侧副韧带、股后侧肌群的肌腱、前后十字韧带、内外侧半月板等。当上述结构功能欠佳时，就会产生膝关节稳定障碍。如侧副韧带损伤可产生内翻或外翻松弛；十字韧带损伤可产生前拉或后推松弛；外侧半月板及前十字韧带损伤时，可产生前外侧旋转不稳。

长期从事重体力劳动、剧烈弹跳运动的人，很容易损伤膝关节。主要症状有滑膜炎、交叉韧带撕裂、半月板损伤、软骨损伤等等。膝盖经常受到冷刺激的人，容易得慢性膝盖病，如色素绒毛结节性滑膜炎、慢性滑膜炎等等，上述这些病在临床上属于顽固性疾病，没有什么特效药，只能采取动手术的治疗方法。例如关节镜等微创手术。而且最讨厌的是，如果复发，还得手术！在临床治疗过程中，如果操作过程不当，例如抽取膝盖积液或者进行膝盖手术时没有进行无菌性操作，可能会引起关节腔内部感染。只能采用用生理盐水冲洗关节腔的办法，病人治疗过程比较痛苦。膝关节同时，免疫系统、风湿、类风湿、结核等疾病也会引起膝关节病变。