Al igual que el resto del tubo digestivo el intestino está formado por una mucosa, submucosa, muscular y una adventicia.
Mucosa
La mucosa del intestino delgado está formada por las tres capas típicas que aparecen en el resto del sistema digestivo: epitelio, lámina propia y muscular de la mucosa. La mucosa está caracterizada por la presencia de especializaciones cuyo objeto es aumentar la superficie interna del intestino. Con ello se consigue aumentar la superficie de absorción. En algunas especies, como en los humanos, existen unos repliegues alargados dispuestos circularmente o espiralmente denominados pliegues circulares o pliegues de Kerckring. Implican a toda la mucosa y son abundantes en la parte más anterior del intestino, pero desaparecen en el íleon.
La superficie del intestino está tapizada por otras expansiones de la mucosa más pequeñas, de 0.5 a 2 mm de longitud, en forma de dedo de guante, denominadas vellosidades intestinales, que forman en conjunto lo que se denomina villi. Cada vellosidad está formada por epitelio cilíndrico simple que recubre su superficie, mientras que en su interior hay tejido conectivo laxo que constituye parte de la lámina propia de la mucosa. En este tejido conectivo aparecen numerosas células del sistema inmune y algunas células musculares lisas, además de fibroblastos. Una red importante de capilares sanguíneos con endotelio fenestrado, es decir, con aberturas en sus paredes, se distribuye por el interior de cada vellosidad. Este entramado de capilares permite retirar con gran eficiencia las sustancias que han sido incorporadas por las células epiteliales. También dentro de la vellosidad hay vasos linfáticos.
En la base de las vellosidades se encuentran las aberturas de secreción de las glándulas intestinales o criptas de Lieberkühn. Estas glándulas poseen su porción secretora en la capa muscular de la mucosa y sus conductos secretores corren por la lámina propia hasta fusionarse con el epitelio intestinal.
Como hemos comentado, el tejido conectivo que forma la lámina propia se encuentra en las vellosidades, pero también bajo el epitelio de la base de dichas vellosidades, así como rodeando las glándulas intestinales. Además, de las numerosas células del sistema inmune, es frecuente encontrar en la lámina propia agrupaciones de estos tipos celulares formando nódulos. En la zona del íleon los nódulos pueden agregarse formando las denominadas placas de Peyer.
La muscular de la mucosa contiene dos capas de fibras una interna circular y otra más externa cuyas células se orientan longitudinalmente.
La responsabilidad de la absorción de los alimentos recae sobre las células del epitelio intestinal. Hay al menos 5 tipos celulares: enterocitos, células caliciformes, células de Paneth, células enteroendocrinas y células M.
Submucosa
Está constituida por tejido conectivo denso, donde pueden aparecer adipocitos. En el duodeno la submucosa contiene las denominadas glándulas submucosas o de Brunner, especializadas en la producción de una solución muy alcalina que parece tener la función de neutralizar el pH enormemente ácido del quimo producido por el estómago.
Muscular externa
Está formada por dos capas de músculo liso, la interna con células orientadas circularmente, mientras que la externa lo hacen de forma longitudinal. Entre estas dos capas se encuentra el plexo de terminales nerviosas o plexo de Auerbach. Cada capa realiza un tipo de contracción con funciones diferentes. La capa interna provoca desplazamientos del material que se está digiriendo hacia adelante y hacia atrás, de manera que se mezcle bien con las sustancias digestivas y también para que se renueve el líquido en contacto con las células epiteliales. La capa longitudinal produce contracciones en forma de onda que provocan el avance del material en digestión a lo largo del intestino.
La adventicia es tejido conectivo que en algunas regiones está recubierto por el peritoneo.