As artérias têm três camadas principais ou túnicas conhecidas como adventícia (externa), média (meio) e íntima (interna). A camada externa é feita de tecido conjuntivo com fibras de colágeno, a camada intermediária consiste em músculo liso e fibras elásticas, e a camada mais interna é composta de células escamosas especializadas suportadas pela membrana basal do tecido conjuntivo.
A túnica adventícia, ou camada externa, é a mais forte das três camadas de uma artéria. As fibras elásticas de colágeno permitem que as artérias se estiquem para evitar a expansão excessiva devido a pressões mais altas nesses vasos sanguíneos.
A túnica média, ou camada média, possui fibras musculares lisas, além de fibras elásticas que podem se esticar. Essa camada é mais espessa nas artérias do que nas veias. A camada muscular é circundada em ambos os lados por fibras elásticas.
A túnica íntima, ou camada interna, apresenta um revestimento de membrana fina e tecido epitelial liso que é coberto por tecido elástico. Uma fina camada de tecido conjuntivo ancora a parte mais interna das artérias às paredes dos vasos sanguíneos.
O tamanho das artérias varia de 25 milímetros (mm) a 0,3 mm, pois seu diâmetro diminui à medida que se distanciam do coração. As menores artérias são chamadas de capilares e têm paredes com a espessura de apenas uma célula para permitir a troca celular de nutrientes e resíduos.