O músculo pterigóideo medial também é um músculo retangular, com fibras curtas e trançadas. Este músculo tem origem na fossa pterigóidea (entre as lâminas lateral e medial do processo pterigoide). Na sua origem o pterigóideo medial relaciona-se lateralmente com o músculo pterigóideo lateral. Sua inserção ocorre na face medial do ramo da mandíbula, numa área compreendida entre o forame da mandíbula e o sulco milo-hióideo, de um lado, e o contorno do ângulo da mandíbula, de outro. Um pequeno contingente de fibras podem ter origem no processo piramidal do osso palatino. Na sua inserção nota-se uma elevação óssea denominada tuberosidade pterigoidea. A inervação deste músculo é dada pelo nervo pterigóideo medial (trigêmeo), e a vascularização pelos ramos pterigóideos da artéria maxilar.