As suas fibras também são dirigidas obliquamente, mas passam numa direcção oposta à dos músculos intercostais externos. Os músculos intercostais internos têm origem no sulco costal da costela e inserem-se no aspecto superior da costela inferior numa direcção perpendicular aos músculos intercostais externos. É este arranjo que permite a estes músculos facilitar a exalação.
Na sua maioria, são músculos de exalação. Na exalação, as porções interósseas dos músculos intercostais internos, (a parte do músculo que se encontra entre a porção óssea das costelas superior e inferior), deprime e retrai as costelas, comprimindo a cavidade torácica e expelindo o ar. As intercostais internas, contudo, só são utilizadas na exalação forçada, como a tosse ou durante o exercício e não na respiração relaxada. Os músculos intercostais externos, e a parte intercartilaginosa dos músculos intercostais internos, (a parte do músculo que fica entre a porção da cartilagem das costelas superior e inferior), são utilizados na inspiração, ajudando a elevar as costelas e a expandir a cavidade torácica.