Koljeni zglob je mehanički relativno slab zbog nekongruentnosti svojih zglobnih površina, pa njegova stabilnost zavisi prvenstveno od okolnih mišića - od kojih je najvažniji m. quadriceps femoris - i tek potom od ligamenata koji povezuju butnu i goljeničnu kost. Ipak, riječ je o najvećem i najpovršnijem zglobu u tijelu, sastavljenom od tri artikulacije: dvije femurotibijalne (bočna i medijalna), između odgovarajućih kondila butne i goljenične kosti, i jedne femuropatelarne, između čašice i butne kosti - lišnjača u njemu ne učestvuje.

Fibroznu čahuru bočno pojačava fibularni (bočni) kolateralni ligament, tetivast i odvojen od bočnog meniskusa, a medijalno tibijalni (medijalni) kolateralni ligament, pljosnat i čvrsto srastao sa medijalnim meniskusom. Oba kolateralna ligamenta su zategnuta kada je koljeno potpuno ispruženo, čime doprinose stabilnosti pri stajanju.

Unutar zgloba, ali van sinovijalne duplje, ukrštaju se dva ukrštena (kruciformna) ligamenta. Prednji ukršteni ligament, slabiji od dva i sa slabijim krvotokom, sprečava pomjeranje goljenične kosti unaprijed u odnosu na butnu i hiperekstenziju zgloba. Zadnji ukršteni ligament, jači od dva, sprečava pomjeranje goljenične kosti unazad i glavni je stabilizator butne kosti kada je koljeno flektirano pod opterećenjem. Menisci, polumjesečaste hrskavičave pločice na zglobnoj površini goljenične kosti, produbljuju tu površinu i učestvuju u amortizaciji; medijalni meniskus je u obliku slova C i, zbog svojih pripoja - i za interkondilarnu površinu goljenice i, čvršće, za tibijalni kolateralni ligament - manje je pokretljiv od bočnog meniskusa.

Glavni pokreti u zglobu su fleksija i ekstenzija, uz izvjesnu rotaciju kada je koljeno flektirano. Kada je koljeno potpuno ispruženo, blaga medijalna rotacija butnih kondila na goljeničnoj kosti "zaključava" zglob (mehanizam "screw-home"), čineći donji ekstremitet čvršćim stubom za nošenje tjelesne težine.