Der Oberschenkel besitzt eine knöcherne Struktur, den Oberschenkelknochen (Os femoris oder Femur). Im Inneren ist er von feinen Knochenbälkchen (Spongiosa) ausgefüllt, die entlang der mechanischen Belastungslinien (trajektorellen Linien) ausgerichtet sind. Sie ermöglichen eine sehr hohe Stabilität bei möglichst geringem Materialverbrauch bzw. Gewicht. Ferner werden die Zwischenräume auch von Knochenmark ausgefüllt und dienen somit zur Blutbildung.
Die äußere Betrachtung des Oberschenkelbereichs lässt erkennen, dass das Schenkelbein (Femur) allseitig von Muskulatur umhüllt ist und nur das seitliche obere Ende als großer Rollhügel (Trochanter major) sowie distal die gewölbten Knorren (Condvii) mit der vorn aufgelagerten Kniescheibe (Patella) gut tastbar sind. Diese Verhältnisse gestatten, das Kniegelenk gut zu lokalisieren und die angrenzenden Teile des Schienbeins (Tibia) festzulegen. Seitlich davon springt der Kopf (Caput) des Wadenbeins (Fibula) vor. Auf der Rückseite entsteht durch die Knorren und das Auseinanderweichen der Muskulatur und deren Sehnen die typische Kniekehle (Fossa poplitea). Die tiefen Schenkelgefäße liegen proximal an der Vorderseite.

Der gerade verlaufende Ast gelangt zusammen mit zwei gleichnamigen Venen durch einen Muskelschlitz, den Adduktorenkanal, von der Vorderseite des Oberschenkels in die Kniekehle und umgekehrt. Eine günstige Palpationsstelle für die Schenkelarterie (A.femoralis) ergibt sich distal vom Halbierungspunkt des Leistenbandes, wo sie etwas medial davon verläuft. Hier besteht die Möglichkeit der intraarteriellen Injektion. Ist die Arterie verletzt, muss sie sofort gegen die Eminentia ihopectinea des Hüftknochens gedrückt werden, weil sonst eine Verblutung nach maximal 5 Minuten möglich wäre.

Im weiteren Verlauf spaltet sie sich in zwei große Äste, die teilweise durch den Schneidermuskel (M. sartorius) geschützt sind. Beim gebeugten Knie sind die Gebilde gut zugänglich. Die A. poplitea liegt medial, eingerahmt von den Venen, lateral der N.tibialis.
Diese Ordnung wird am distalen Ende der Kniekehle aufgegeben. Vor einer Dauerunterbindung der Kniekehlenarterie wird gewarnt, weil in etwa 80 Prozent der Fälle Unterschenkel und Fuß absterben würden.
Die Formgebung der ganzen Region ist durch die straffe Schenkelfaszie (Fascia lata) und deren zusätzliche Verstärkungen, besonders lateral (Tractus iliotibialis), bedingt. Zwischen der Haut und der Faszie liegen wichtige Unterhautbildungen, so die oberflächlichen Leistenlymphknoten mit ihren Gefäßen ans dem gesamten Bein und entsprechenden Venen, die erst unterhalb des Leistenbandes in die tiefen Anteile münden. Hier spielt die große Rosenvene (V. saphena magna) eine besondere Rolle, weil dieses Gefäß am medialen Knöchel beginnt, über die Kniekehle verläuft, medial vom Schneidermuskel über die Vorderseite des Oberschenkels zieht und erst unterhalb des Leistenbandes am Hiatus saphenus in die tiefe Schenkelvene gelangt (Krampfaderbildung, Varikosis).
Vorn und an beiden Seiten des Oberschenkels bilden die vier Anteile des M. quadriceps femoris fast die gesamte Muskelmasse, während der Schneidermuskel, eingescheidet in eine Faszie, von lateral oben nach medial unten verläuft und in der Kniegelenksgegend hinter dem medialen Kondylus liegt. Der stark entwickelte M.vastus lateratis des M. quadriceps femoris ist für intramuskuläre (i.m.) Injektionen bei Kindern der vorgeschriebene Ort und kann auch sonst dazu genutzt werden.
Die dorsal liegenden Beuger (Flexoren) werden auch als ischiokrurale Muskeln bezeichnet, weil sie am Sitzhöcker (Tuber ischiadicum) entspringen und ihren Ansatz unmittelbar unterhalb der Kniekehle am Unterschenkel haben.
Proximal sind zwischen Extensoren und Flexoren medial die Adduktoren eingekeilt und bilden den Oberschenkelinnenrand.
Die Schleimbeutel oberhalb und unterhalb der Kniescheibe treten normalerweise nicht in Erscheinung. Sie stellen Gleiteinrichlungen dar.

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