U obratlovců jsou motorické neurony (také nazývané motoneurony) eferentní neurony, které vznikají v míše nebo mozkovém kmeni a synapsi se svalovými vlákny pro usnadnění kontrakce svalů a se svalovými vřeteny pro úpravu proprioceptivní citlivosti.
Motoneurony somatického i autonomního nervového systému (ANS) vznikají ve ventrální šedé koloně míchy. Somatická vlákna inervují kosterní svalstvo, zatímco autonomní vlákna inervují srdeční svalstvo a hladké svalstvo viscerálních orgánů a žláz.
V somatickém nervovém systému je dráha motoneuronu od míchy k vláknu kosterního svalstva složena z jediného motoneuronu. Naproti tomu analogická dráha v ANS je složena ze dvou motoneuronů, které se synapsují v autonomním ganglionu. Motoneurony ANS jsou tedy nazývány preganglionické a postganglionické v závislosti na jejich postavení vzhledem k jejich ganglionu.
Motoneurony jsou dále klasifikovány v závislosti na neurotransmiteru, který uvolňují. Ty, které uvolňují noradrenalin (norepinefrin), se nazývají adrenergní, zatímco ty, které uvolňují acetylcholin, se nazývají cholinergní. Všechny motoneurony jsou cholinergní s výjimkou většiny postgangliových vláken sympatického nervového systému, která jsou adrenergní. Výjimku tvoří sympatická postgangliová vlákna, která inervují potní žlázy a některé krevní cévy; tato vlákna jsou cholinergní.
Rozhraní mezi motoneuronem a svalovým vláknem je specializovaná synapse zvaná neuromuskulární spojka. Při adekvátní stimulaci uvolňuje motoneuron záplavu neurotransmiterů, které se vážou na postsynaptické receptory a spouští odezvu ve svalovém vlákně. U bezobratlých, v závislosti na uvolněném neurotransmiteru a typu receptoru, na který se váže, může být odezva ve svalovém vlákně buď excitační, nebo inhibiční. U obratlovců však může být odezva svalového vlákna na neurotransmiter pouze excitační, jinými slovy kontraktilní. Svalové uvolnění a inhibice svalové kontrakce ve verterbrátech je dosaženo pouze inhibicí samotného motoneuronu. Proto působí svalová relaxancia tak, že působí na nervy, které inervují svaly (snížením jejich elektrofyziologické aktivity) nebo na cholinergní neuromuskulární spojky, spíše než na svaly samotné.
Existují dva typy somatických motoneuronů: alfa efektní neurony a gama efektní neurony. (Oba typy se nazývají efferentní pro indikaci toku informací z centrálního nervového systému (CNS) na periferii.) Alfa motoneurony innervate extrafúzní svalová vlákna (typicky označovaná jednoduše jako svalová vlákna) nacházející se v celém svalu. Gama motoneurony innervate intrafúzní svalová vlákna nacházející se ve svalovém vřetenu.
Kromě dobrovolných kontrakcí kosterního svalstva přispívají alfa motoneurony také k svalovému tonu, tedy nepřetržité síle vytvářené nestáhnoucím svalem, který brání protažení. Když je sval natažen, senzorické neurony uvnitř svalového vřetena detekují stupeň protažení a vyšlou signál do CNS. CNS aktivuje alfa motoneurony v míše, které způsobují stažení extrafúzních svalových vláken a tím brání dalšímu protažení. Tento proces se také nazývá strečový reflex.
Gama motoneurony regulují citlivost vřeténka na protahování svalů. Při aktivaci gama neuronů se intrafuzní svalová vlákna smršťují tak, že k aktivaci vřeténkových senzorických neuronů a protahovacího reflexu je potřeba jen malé protažení.
Jednotlivý motoneuron může být synapsí s jedním nebo více svalovými vlákny. Motoneuron a všechna svalová vlákna, s nimiž je spojen, je ol
motorová jednotka.