Cơ hoành được vận động chính bởi dây thần kinh hoành và một phần bởi 6 dây thần kinh gian sườn cuối.

• Thần kinh hoành xuất phát từ nhánh trước C3, C4, C5, chạy từ cổ qua ngực xuống cơ hoành. Có hai dây thần kinh hoành: một phải và một trái. Một nửa cơ hoành được chi phối bởi dây thần kinh hoành tương ứng.
• Dây thần kinh hoành phải đến cơ hoành và chọc qua cơ ở trước ngoài lỗ tĩnh mạch chủ, hoặc chui qua lỗ này, rôi chia nhánh vận động cơ hoành từ mặt dưới cơ.
• Dây thần kinh hoành trái đến cơ và chọc qua cơ ở sau đỉnh tim và cũng phân nhánh tương tự thần kinh hoành phải.

Ngoài các sợi vận động để vận động cơ hoành là chính, thần kinh hoành còn mang theo các sợi cảm giác và giao cảm. Các sợi giao cảm giữ vai trò vận mạch, còn các sợi cảm giác thu nhận cảm giác căng cơ hoành, cảm giác đau từ phúc mạc hoành, màng phổi hoành, màng phổi trung thất và màng ngoài tim.