Las arterias tienen tres capas principales o túnicas conocidas como adventicia (exterior), media (media) e íntima (interna). La capa externa está hecha de tejido conectivo con fibras de colágeno, la capa media se compone de músculo liso y fibras elásticas, y la capa más interna está compuesta por células escamosas especializadas, soportadas por la membrana basal del tejido conectivo.
La túnica adventicia, o capa externa, es la más fuerte de las tres capas de una arteria. Las fibras elásticas de colágeno permiten que las arterias se estiren para evitar la expansión excesiva debido a las mayores presiones en estos vasos sanguíneos.
La túnica media, o capa media, tiene fibras musculares lisas además de fibras elásticas que pueden estirarse. Esta capa es más gruesa en las arterias que en las venas. La capa muscular está rodeada por ambos lados por fibras elásticas.
La túnica íntima, o capa interna, presenta un revestimiento de membrana delgada y un tejido epitelial liso cubierto por tejido elástico. Una capa delgada de tejido conectivo ancla la parte más interna de las arterias a las paredes de los vasos sanguíneos.
Las arterias varían en tamaño desde 25 milímetros (mm) hasta 0,3 mm, ya que disminuyen de diámetro a medida que las arterias se alejan del corazón. Las arterias más pequeñas se llaman capilares y tienen paredes de una sola célula de espesor para permitir el intercambio celular de nutrientes y residuos.