Les artères ont trois couches principales ou tuniques appelées adventice (extérieure), média (milieu) et intima (intérieure). La couche externe est constituée de tissu conjonctif avec des fibres de collagène, la couche intermédiaire se compose de muscles lisses et de fibres élastiques, et la couche la plus interne est composée de cellules squameuses spécialisées soutenues par la membrane basale du tissu conjonctif.
La tunique adventice, ou couche externe, est la plus résistante des trois couches d'une artère. Les fibres de collagène élastiques permettent aux artères de s'étirer pour éviter une expansion excessive due à des pressions plus élevées dans ces vaisseaux sanguins.
La tunique média, ou couche intermédiaire, a des fibres musculaires lisses en plus des fibres élastiques qui peuvent s'étirer. Cette couche est plus épaisse dans les artères que dans les veines. La couche musculaire est entourée de chaque côté par des fibres élastiques.
La tunique intima, ou couche interne, présente une fine membrane et un tissu épithélial lisse recouvert d'un tissu élastique. Une fine couche de tissu conjonctif ancre la partie la plus interne des artères aux parois des vaisseaux sanguins.
La taille des artères varie de 25 mm (mm) à 0,3 mm, car leur diamètre diminue à mesure que les artères s'éloignent du cœur. Les plus petites artères sont appelées capillaires, et elles ont des parois d'une seule cellule d'épaisseur pour permettre les échanges cellulaires de nutriments et de déchets.