Les principales fonctions des os sont le soutien du corps, la facilitation du mouvement, la protection des organes internes, le stockage des minéraux et des graisses, et l'hématopoïèse. Ensemble, le système musculaire et le système squelettique sont connus sous le nom de système musculo-squelettique.

Les os peuvent être classés selon leurs formes. Les os longs, tels que le fémur, sont plus longs que larges. Les os courts, tels que les carpiens, ont une longueur, une largeur et une épaisseur approximativement égales. Les os plats sont minces, mais sont souvent incurvés, comme les côtes. Les os irréguliers, tels que ceux de la face, n'ont pas de forme caractéristique. Les os sésamoïdes, tels que les rotules, sont petits et ronds, et sont situés dans les tendons.

Une cavité médullaire creuse remplie de moelle jaune parcourt la longueur de la diaphyse d'un os long. Les parois de la diaphyse sont constituées d'os compact. Les épiphyses, qui sont des sections plus larges à chaque extrémité d'un os long, sont remplies d'os spongieux et de moelle rouge. La plaque épiphysaire, une couche de cartilage hyalin, est remplacée par du tissu osseux à mesure que l'organe croît en longueur. La cavité médullaire possède un revêtement membraneux délicat appelé endoste. La surface externe de l'os, sauf dans les régions recouvertes de cartilage articulaire, est recouverte d'une membrane fibreuse appelée périoste. Les os plats sont constitués de deux couches d'os compact entourant une couche d'os spongieux. Les marques osseuses dépendent de la fonction et de l'emplacement des os. Les articulations sont des endroits où deux os se rencontrent. Les processus font saillie de la surface de l'os et fournissent des points d'attache pour les tendons et les ligaments. Les trous sont des ouvertures ou des dépressions dans les os.

La matrice osseuse est constituée de fibres de collagène et de substance fondamentale organique, principalement d'hydroxyapatite formée à partir de sels de calcium. Les cellules ostéogéniques se développent en ostéoblastes. Les ostéoblastes sont des cellules qui fabriquent de l'os nouveau. Elles deviennent des ostéocytes, les cellules de l'os mature, lorsqu'elles sont piégées dans la matrice. Les ostéoclastes sont impliqués dans la résorption osseuse. L'os compact est dense et composé d'ostéons, tandis que l'os spongieux est moins dense et constitué de trabécules. Les vaisseaux sanguins et les nerfs pénètrent dans l'os par les foramens nourriciers pour nourrir et innerver les os.

Toute formation osseuse est un processus de remplacement. Les embryons développent un squelette cartilagineux et diverses membranes. Au cours du développement, ceux-ci sont remplacés par de l'os pendant le processus d'ossification. Dans l'ossification intramembraneuse, l'os se développe directement à partir de feuillets de tissu conjonctif mésenchymateux. Dans l'ossification endochondrale, l'os se développe en remplaçant le cartilage hyalin. L'activité de la plaque épiphysaire permet aux os de croître en longueur. Le modelage osseux permet aux os de croître en diamètre. Le remodelage osseux se produit lorsque l'os est résorbé et remplacé par de l'os nouveau. L'ostéogenèse imparfaite est une maladie génétique dans laquelle la production de collagène est altérée, entraînant des os fragiles et cassants.

Les os fracturés peuvent être réparés par réduction fermée ou réduction ouverte. Les fractures sont classées selon leur complexité, leur emplacement et d'autres caractéristiques. Les types courants de fractures sont les fractures transversales, obliques, spirales, comminutives, impactées, en bois vert, ouvertes (ou composées) et fermées (ou simples). La guérison des fractures commence par la formation d'un hématome, suivie par des cals internes et externes. Les ostéoclastes résorbent l'os mort, tandis que les ostéoblastes créent un nouvel os qui remplace le cartilage dans les cals. Les cals finissent par s'unir, le remodelage se produit et la guérison est complète.

Le stress mécanique stimule le dépôt de sels minéraux et de fibres de collagène dans les os. Le calcium, minéral prédominant dans l'os, ne peut pas être absorbé par l'intestin grêle si la vitamine D est absente. La vitamine K soutient la minéralisation osseuse et peut avoir un rôle synergique avec la vitamine D. Le magnésium et le fluor, en tant qu'éléments structurels, jouent un rôle de soutien dans la santé osseuse. Les acides gras oméga-3 réduisent l'inflammation et peuvent favoriser la production de nouveau tissu osseux. L'hormone de croissance augmente la longueur des os longs, améliore la minéralisation et la densité osseuse. La thyroxine stimule la croissance osseuse et favorise la synthèse de la matrice osseuse. Les hormones sexuelles (œstrogènes et testostérone) favorisent l'activité ostéoblastique et la production de matrice osseuse, sont responsables de la poussée de croissance adolescente et favorisent la fermeture des plaques épiphysaires. L'ostéoporose est une maladie caractérisée par une diminution de la masse osseuse, fréquente chez les adultes vieillissants. Le calcitriol stimule le tractus digestif à absorber le calcium et le phosphate. L'hormone parathyroïdienne (PTH) stimule la prolifération des ostéoclastes et la résorption osseuse par les ostéoclastes. La vitamine D joue un rôle synergique avec la PTH dans la stimulation des ostéoclastes. Les fonctions supplémentaires de la PTH incluent la promotion de la réabsorption du calcium par les tubules rénaux et l'augmentation indirecte de l'absorption du calcium par l'intestin grêle. La calcitonine inhibe l'activité ostéoclastique et stimule l'absorption du calcium par les os.

L'homéostasie du calcium, c'est-à-dire le maintien d'un taux de calcium sanguin d'environ 10 mg/dL, est essentielle aux fonctions corporelles normales. L'hypocalcémie peut entraîner des problèmes de coagulation sanguine, de contraction musculaire, de fonctionnement nerveux et de solidité osseuse. L'hypercalcémie peut entraîner léthargie, réflexes lents, constipation et perte d'appétit, confusion et coma. L'homéostasie du calcium est contrôlée par la PTH, la vitamine D et la calcitonine, ainsi que par les interactions des systèmes squelettique, endocrinien, digestif et urinaire.