Il termine elasticità indica la capacità di un corpo di deformarsi sotto l'azione di una forza e, al rilascio di questa forza, di ritornare in breve tempo alla sua forma iniziale. Benché non si tratti di fenomeni di elasticità pura, anche per i muscoli si può parlare di comportamento elastico tralasciando, in questa trattazione, il concetto di viscosità. L'elasticità muscolare è di grande importanza per l'economia ed il controllo del movimento umano e si realizza grazie alla presenza, all'interno del muscolo, di strutture connettivali la cui risposta meccanica è appunto simile a quella di un elastico o di una molla.

Il modello meccanico di Hill
Nel 1938 Hill, sulla base dei risultati dei suoi esperimenti, presentò un modello meccanico per spiegare il fenomeno dell'elasticità muscolare proponendo la suddivisione del muscolo in due entità funzionali distinte: il motore, ovvero l'insieme della materia contrattile costituita dai sarcomeri, e la struttura "portante" non contrattile, rappresentata dal connettivo muscolare (tendini, giunzioni intercellulari, epimisio, endomisio, fasce, ecc).
Il modello meccanico di Hill si basa inoltre sulla visione delle strutture non contrattili in elementi elastici in serie (EES) e in parallelo (EEP), a secondo della loro disposizione rispetto alla materia contrattile.
Questa netta divisione in EES e EEP è da intendersi in senso funzionale, piuttosto che strettamente anatomico, essendo inoltre impossibile specificare la disposizione in serie o parallelo di ogni sepimento data la complessa organizzazione della rete connettivale all'interno del muscolo. Tuttavia sono da considerare EES il tendine, le giunzioni intercellulari, i ponti actomiosinici, mentre epimisio e le fasce in genere, sono EEP. Questo modello meccanico ha il pregio di spiegare gran parte dei fenomeni legati all'elasticità muscolare.
Nel muscolo in stato di riposo la materia contrattile è rilasciata e né gli EES, né gli EEP sono sottosti a tensione.
In una contrazione isometrica in cui gli estremi del muscolo sono fissi e la materia contrattile è attiva: solamente gli EES sono posti tensione.
In una contrazione eccentrica una forza esterna allontana gli estremi muscolari, ed una interna (generata dalla materia contrattile che tuttavia si "allunga") si oppone alla precedente. Anche in questo caso vengono principalmente messi in tensione gli EES, ma con una intensità superiore rispetto alla condizione isometrica, mentre la tensione a carico degli EEP è trascurabile.
Infine, solo nel caso di allungamento muscolare oltre la lunghezza di riposo (o nel caso di retrazioni muscolari) si assiste al tensionamento degli EEP, mentre gli EES non vengono sollecitati, poiché la materia contrattile rilasciata non oppone praticamente alcuna resistenza allo stiramento.

Il movimento e gli EES
Dal modello di Hill si osserva che gli EES, al contrario degli EEP, vengono sempre messi in tensione durante l'attività del muscolo e giocano pertanto un ruolo centrale nel fenomeno dell'elasticità muscolare. Gli EES si comportano come vere e proprie molle, sono in grado cioè, quando stirati, di immagazzinare energia e di restituirla al rilascio della forza che li ha messi in tensione; inoltre, poiché dotati di una elevata rigidità (o stiffness), ovvero per ottenere minimi allungamenti sono richieste notevoli tensioni, quando rilasciati si "riaccorciano" molto bruscamente, con grande vantaggio per l'esecuzione di movimenti esplosivi o per i quali è richiesta prontezza nella contrazione.
Un esempio tipico di utilizzo dell'elasticità degli EES nel movimento è rappresentato dal ciclo stiramento accorciamento, ovvero da tutti quei gesti eseguiti con la rapida successione di contrazioni eccentriche e concentriche dei muscoli primi agonisti. Ad esempio nel cammino e nella corsa, al momento dell'appoggio al suolo del piede, si assiste dapprima ad una breve contrazione eccentrica del quadricipite, che causa il "caricamento" degli EES che, "scaricandosi" al momento della successiva contrazione concentrica del muscolo, ottimizzeranno la spinta.
Un altro sistema per utilizzare l'elasticità muscolare per produrre movimento è il caso di alcuni gesti compensatori: per eseguire il passo anteriore in presenza di plegia dei muscoli flessori e adduttori dell'anca, alcuni pazienti ruotano il bacino prima verso il lato affetto, facendo in tal modo oscillare all'indietro l'arto inferiore (caricamento degli EES dei flessori dell'anca), e poi lo controruotano bruscamente dal lato opposto, eseguendo così il passo anteriore.