膝关节的神经支配来自股神经、闭孔神经及坐骨神经。
(1)股神经：源于腰 2-4神经根背支，分布到腹股沟下方的肌肉和皮肤。膝关节的股神经支来自隐神经、股神经至股四头肌的肌支。隐神经在腹股沟处分出后，沿股动脉下行，在膝关节内侧穿过肌间隙分布于皮下，发出髌下支支配髌前皮肤，并与股前皮神经和股外侧皮神经互相联合组成髌丛。由股四头肌处发出的三条膝关节支分别至膝前外侧、髌上方、膝前内侧。
(2)闭孔神经：源于腰2-4神经根的前支，从闭孔上缘出骨盆到大腿，分前后两支。闭孔神经发出的关节支来自闭孔神经后支，沿股动脉至胭窝，再沿腘动脉下降至膝关节，穿过腘斜韧带至关节囊滑膜部位。
(3)坐骨神经：源于骶神经丛，是全身最大的神经，含腰4 到骶3的神经纤维，穿过坐骨大孔到股后，下行到股后下1乃分为胫神经和腓总神经，二者在腘窝顶部即分道行走。胫神经在腘窝上方发出分支到关节囊的后内侧。腓总神经在腘窝部位分出两关节支至关节，再分为两末梢支，前分支到髌下关节囊。
