起始

下前腸骨棘、寛骨臼の上縁と関節包

停止

共同腱（大腿四頭筋腱）へ移行後、膝蓋骨を介して脛骨粗面

神経支配

大腿神経（L2-4）

作用

股関節の屈曲と膝関節の伸展に作用する。
また、大腿骨の固定により骨盤の前傾作用を示す。

備考

大腿四頭筋の中で唯一のに関節筋である。
ジャンパー膝やオスグッド・シュラッター病などの膝関節伸展機構に関わる疾患の多くに、大腿直筋と外側広筋の伸張性低下が合併する。
大腿直筋の拘縮や緊張を評価するのに大腿伸張テスト（腹臥位にて股関節・膝関節伸展位から膝関節のみ徐々に屈曲させていくテスト）があるが、大腿直筋の伸張性が低下している症例では尻上がり現象が見られる。

私的見解

腰椎分離症の症例では多くが骨盤前傾・腰椎前彎増加が認められる。その際に、腸腰筋の短縮のみならず、大腿直筋の短縮も認められる。