Les myoblastes deviennent fusiformes et commencent l'expression de protéine musculaire spécifique. Les myoblastes mononucléés s'associent et fusionnent en myotubes polynucléés cylindriques (S18-S20). Dans les myotubes, les noyaux cellulaires sont alignés en une chaîne située au centre ; en périphérie, c'est-à-dire à proximité de la membrane plasmique, se trouvent les myofilaments.
A 9 semaines, les ébauches de la plupart des groupes musculaires sont déjà en place, des protéines contractiles sont synthétisées et les premières ébauches de connexions neuromusculaires peuvent être observées. Ces connexions deviennent opérationnelles dès la 10ème semaine. Les cellules musculaires réagissent aux influx des motoneurones et se contractent. La transformation des myotubes en fibres musculaires se fait probablement sous l'influence de l'activité contractile. Les myofilaments se déplacent vers le centre des myotubes et les noyaux cellulaires gagnent la périphérie. La structure adulte de la fibre musculaire est ainsi atteinte. Les bandes transversales (stries Z) qui délimitent les sarcomères deviennent visibles au microscope photonique.