内肋間筋の繊維も斜めに向いていますが、外肋間筋の繊維とは逆の方向に通っています。内肋間筋は肋骨の肋骨溝から発生し、外肋間筋と垂直な方向に下の肋骨の上面に挿入されています。
ほとんどが呼気の筋肉です。 呼気の際には、内肋間筋の骨間部（上肋骨と下肋骨の骨部の間にある筋肉の部分）が肋骨を押し下げたり引っ込めたりして、胸腔を圧縮し空気を排出します。 しかし、内肋間筋は、咳や運動時など力強く息を吐くときにのみ使われ、リラックスした呼吸では使われない。 外肋間筋と内肋間筋の軟骨間部（上肋骨と下肋骨の軟骨部分の間にある筋肉の部分）は、吸気の際に、肋骨の挙上を助け、胸腔を広げることで使われる。