在肌肉收缩过程中，钙离子扮演着非常重要的角色。当神经信号到达肌纤维末端并引发动作电位时，会触发肌浆网（即肌肉细胞内的内质网）释放钙离子到肌浆中。随着胞浆中的钙离子浓度升高，这些离子就会与肌纤蛋白上的特定位点结合，导致肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用发生变化。
具体来说，钙离子与细肌丝上的一种称为原肌球蛋白的蛋白质复合物相结合，促使原肌球蛋白发生构象改变。这种变化使得隐藏在原肌球蛋白之下的肌动蛋白活性位点暴露出来，从而允许肌球蛋白头（位于粗肌丝）与这些活性位点结合形成横桥。一旦形成了横桥，肌球蛋白头部就会向特定方向倾斜，拉拽细肌丝朝向肌节中心移动，这就是所谓的“滑行理论”，最终导致肌肉纤维的缩短即肌肉收缩。
当刺激停止后，细胞膜上的钠钾泵和钙离子泵开始工作，将多余的钠离子排出细胞外，并回收胞浆中的钙离子回至肌浆网内储存起来。随着胞浆中钙离子浓度下降到正常水平，原肌球蛋白再次覆盖住肌动蛋白的活性位点，阻止了更多的横桥形成，肌肉随之放松。
整个过程展示了钙离子如何作为关键信号分子调控肌肉收缩与舒张的过程。
