大腿二頭筋の理解が難しく感じられる最大の原因は、長頭と短頭という別個の筋肉が合流して一つの腱を形成している点にあります。「太ももの裏にある一つの筋肉」と大雑把に捉えていると、臨床評価や試験問題で思わぬ失点を招きます。
まず押さえるべきは、両者の起始の明確な違いです。長頭の起始は骨盤後面にある坐骨結節であり、仙結節靭帯と線維を共有しながら起始します。これに対し、短頭の起始は大腿骨後面にある大腿骨粗線の外側唇（中〜下1/3付近）および外側筋間中隔です。つまり、長頭は股関節と膝関節の2つを跨ぐ「二関節筋」であるのに対し、短頭は膝関節のみを跨ぐ「単関節筋」に分類されます。
走行を下方に追っていくと、大腿中央部より遠位で短頭の筋線維が長頭の腱の内面へと斜めに合流します。そして最終的な停止部は下腿外側に位置する腓骨頭です。停止腱は単に骨に付着するだけでなく、膝の外側側副靭帯（LCL）を挟み込むように二股に分かれて停止し、一部の線維は下腿筋膜や脛骨外側顆の外側面にまで放散します。この外側への付着構造こそが、下腿の回旋運動において決定的な役割を果たす構造的根拠です。
