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La biopsie neuromusculaire permet d'étudier la structure d'un nerf et d'un muscle. Pour cela on procède à ce que l'on appelle l'étude en microscopie photonique après avoir effectué diverses colorations. Quelquefois les prélèvements sont observés au microscope électronique. Chez quelques patients la biopsie musculaire, seule, est uniquement pratiquée.

La biopsie neuromusculaire est indiquée afin de tenter de mettre en évidence ou de caractériser, si elle est déjà connue, une atteinte du muscle, une pathologie musculaire c'est-à-dire une myopathie. Ainsi il est possible de rechercher la cause d'une myopathie si l'on soupçonne par exemple une intoxication au une anomalie congénitale. Les spécialistes en neurologie recherchent ce que l'on appelle une neuropathie périphérique entre autres, de nature métabolique ou inflammatoire. Une cause métabolique se résume par un mauvais fonctionnement, une mauvaise utilisation des éléments entrant dans la constitution d'un tissu (rassemblement de cellules : myocytes, neurones, myéline et cellules gliales).

Les contre-indications à la biopsie neuromusculaire sont (liste non exhaustive) :

• Une anomalie de l'hémostase c'est-à-dire une perturbation de la coagulation sanguine à cause par exemple d'un traitement anticoagulant ou d'une thrombopénie (carence en plaquettes).
• Une infection cutanée en regard de l'endroit où a lieu la biopsie neuromusculaire (risque de survenue d'infections).
• Une mauvaise vascularisation des membres inférieurs. Cela survient entre autres au cours d'une artérite, d'un diabète. La mauvaise circulation sanguine peut entraîner une cicatrisation difficile.

La technique de la biopsie neuromusculaire est la suivante. Il faut tout d'abord pratiquer, au bloc opératoire, une anesthésie locale en utilisant de la xylocaïne qui est un produit permettant d'endormir localement les tissus. Ensuite il est pratiqué une incision cutanée d'environ 5 cm de long environ, au tiers inférieur de la jambe.

Il est procédé ensuite à un prélèvement d'un échantillon musculaire (biopsie musculaire) en soutirant un fragment du muscle court péronier latéral. Le court péronier latéral est un muscle de forme aplatie, allongée et se situant sur le bord externe de la partie inférieure de la jambe, à côté du mollet. Le cours péronier latéral est recouvert par le long péronier latéral et prend son origine sur les deux tiers inférieurs du péroné qui est un des deux os de la jambe. Le court péronier latéral se termine au niveau du métatarse c'est-à-dire des os situés au milieu du pied, plus précisément celui faisant suite au petit orteil. Le cours péronier latéral a une synergie (il agit en même temps) d'action avec le long péronier latéral permettant l'extension du pied. Voir l'anatomie en 3D du pied.

L'opérateur effectue ensuite quelques points de suture qui sont retirés environ après une semaine.

Dans quelques cas la biopsie du nerf est faite au membre supérieur, au niveau de la branche sensitive du nerf radial au-dessus du pouce.

Quand elle est pratiquée seule la biopsie du muscle peut se faire également au niveau de l'épaule et plus précisément au niveau du deltoïde.

En pratique, après une biopsie neuromusculaire au tiers inférieur de la jambe, le patient ne doit pas s'appuyer sur ses jambes durant 24 à 48 heures. Il doit garder le membre inférieur surélevé, membre où s'est effectuée la biopsie, afin d'éviter l'apparition d'un oedème.

Le pansement doit être refait le lendemain de la biopsie neuromusculaire puis, ensuite, la cicatrisation est laissée à l'air libre.

Certaines complications surviennent à la suite d'une biopsie neuromusculaire. Il s'agit bien entendu des complications inhérentes à toute intervention chirurgicale c'est-à-dire une hémorragie, une infection ou une mauvaise cicatrisation.

Le patient doit être prévenu qu'après une biopsie neuromusculaire il peut ressentir des fourmillements ou une sensation désagréable comme une sensation de pied mort ou de pied cartonné en aval de la biopsie. Ces différents sensations sont le résultat de la lésion due à la biopsie nerveuse.
L'évolution est le plus souvent bonne c'est-à-dire que les phénomènes précédemment cités finissent par régresser, du moins en partie. Chez certains patients ces phénomènes peuvent être définitifs.
Il est possible également de percevoir une anesthésie au niveau du pied c'est-à-dire au niveau du territoire musculocutané qui peut également être  définitive.