Có thể ví hệ thống mạch máu như phần rễ của cây. Ban đầu động mạch chủ sẽ có kích thước to nhất sau đó phân thành nhiều nhánh với kích thước nhỏ dần gọi là tiểu động mạch. Càng di chuyển xa tim, thiết diện mạch máu sau theo quy luật sẽ nhỏ hơn so với thiết diện mạch máu trước nhưng quy cho cùng tổng thiết diện của hệ thống mạch sẽ tăng.

Máu được truyền từ tim đến động mạch chủ sau đó di chuyển qua tiểu động mạch và đi vào các mô kế đến là mao mạch. Như vậy, chức năng chính của động mạch là vận chuyển máu từ tim đến các mô. Máu được bơm từ tim tống đi với lực lớn vì vậy, để đảm nhận được trách nhiệm, cấu tạo của động mạch thường rắn chắc và cứng cáp hơn so với mao mạch, tĩnh mạch. Cụ thể, thành động mạch khỏe, dày, được phân thành tổng cộng 3 lớp như sau:

• Lớp trong: hay còn gọi là lớp nội mạc thường được cấu tạo bởi những tế bào nội mô dẹt. Lớp trong nằm tại vị trí trong cùng, tiếp nối với lớp đàn hồi trong và tiếp xúc trực tiếp với máu.
• Lớp giữa: hay lớp áo giữa thường là lớp dày nhất được cấu tạo bởi tế bào cơ trơn cùng những sợi đàn hồi.
• Lớp ngoài: được tạo thành từ những liên kết sợi mà chủ yếu là sợi collagen cùng sợi đàn hồi. Chức năng chính của lớp ngoài là nâng đỡ và bảo vệ mạch máu.

Trái ngược với động mạch, tĩnh mạch bắt nguồn từ mao mạch, là điểm tập trung máu từ các mao mạch và có vai trò vận chuyển máu kém dưỡng khí từ mô trở lại tim. Trong hệ thống mạch máu, tĩnh mạch có dưỡng khí cao nhất tập trung vào tĩnh mạch rốn và tĩnh mạch phổi. Trong thực tế, người ta còn gọi tĩnh mạch là ven, tuy không có thành dày như động mạch nhưng cấu trúc của tĩnh mạch cũng bao gồm 3 lớp: lớp trong, lớp giữa, lớp ngoài.

Tĩnh mạch có dạng hình ống với lớp cấu tạo ngoài cùng là collagen và những vòng cơ trơn, khi chứa dưỡng chất sẽ phồng khi không chứa dưỡng chất sẽ quay về trạng thái xẹp xuống. Bên cạnh đó, lớp áo trong là các nội mô tế bào có thêm các van là những nếp chập đôi để giúp máu chảy theo một chiều nhất định. So với động mạch, tĩnh mạch có thể di dịch tương đối tùy theo cơ thể chứ không cố định một vị trí. Lớp ngoài mạch cũng tương tự động mạch được tạo thành từ sợi collagen và vòng cơ trơn.

Mao mạch

Mao mạch phân thành hai loại là mao mạch máu và mao mạch bạch huyết:

Mao mạch là do các tiểu động mạch phân nhánh tạo thành. Chúng là cầu nối giữa động mạch và tĩnh mạch, là những mạch máu rất nhỏ dài và mỏng với độ dày khoảng 0,5 µm tạo thành một lớp tế bào nội mô. Ngay đầu mao mạch có vòng tiền mao mạch nhằm kiểm soát lượng máu đi vào mao mạch.

Giữa những tế bào mao mạch có các lỗ nhỏ với đường kính từ 6nm đến 7nm để tăng cường khả năng trao đổi chất. Bên cạnh đó, trong tế bào nội mô còn chứa các bọc ẩm bào hỗ trợ quá trình trao đổi chất. Trong cấu tạo mạch máu, có đến gần 10.000 triệu mao mạch tại nhiều vị trí khác nhau.

Vai trò chính của những mao mạch bạch huyết là khả năng duy trì cân bằng thể dịch, biến lượng máu bị thoát ra từ mao mạch trở thành bạch huyết. Các mao bạch huyết xuất hiện tại hầu hết các mô trừ tủy xương, thần kinh trung ương, sụn, biểu bì, giác mạc. So với mao mạch máu, mao mạch bạch huyết không bao gồm lớp màng nền cũng như các tế bào biểu mô đơn giản nhưng khả năng thẩm thấu lại cao hơn và có khuynh hướng hoạt động như van mở một chiều.