Le tissu osseux est composé principalement de calcium et de collagène, qui est une protéine. La couche externe de l'os est dure et dense et est appelée os compact ou cortical. La couche interne est appelée os trabéculaire ou spongieux. Il est plus léger que l'os compact et poreux.
L'os compact donne à l'os sa ténacité et constitue la grande majorité du tissu osseux adulte. Son collagène aide l'os à rester quelque peu élastique et à résister à la fracture facile.
Les os sont également constitués d'ostéoblastes, qui créent et minéralisent l'os, et d'ostéoclastes, qui absorbent et digèrent les cellules osseuses endommagées ou anciennes. Les ostéoclastes ont une origine différente des ostéoblastes car ils proviennent des mêmes cellules souches qui créent les globules blancs. Les ostéocytes sont en grande partie des ostéoblastes qui ne sont plus actifs mais résident dans la matrice osseuse. L'os contient également de l'ostéoïde, qui est un mélange de collagène et d'autres protéines et sels minéraux à base de calcium et de phosphate.
De minuscules cellules cylindriques appelées ostéons constituent l'os compact. Les ostéons sont eux-mêmes constitués d'ostéoblastes et d'ostéocytes. Ceux-ci sont disposés autour des canaux Haverisan.
La moelle osseuse se trouve dans l'os trabéculaire, qui est séparé de l'os compact par une couche appelée endoste. C'est ici que les composants solides du sang sont créés.