胸腺的組織結構胸腺位于前縱隔、胸骨后。胸腺分為左右兩葉，外包結締組織被膜；被膜伸入胸腺實質內形成隔膜，將胸腺分成許多小葉；小葉的外周部分稱為皮質，中央部分稱為髓質；相鄰的小葉髓質彼此相連。
胸腺的細胞分為淋巴樣細胞和非淋巴細胞兩類。淋巴細胞包括原始T細胞向成熟T細胞分化過程中各種不同階段的細胞，統稱為胸腺細胞；胸腺細胞是胸腺內的主體細胞，其分布從皮質到髓質逐漸減少。非淋巴細胞包括上皮細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、撫育細胞、皮纖維細胞和網狀細胞等。這些細胞一方面構成胸腺組織的支架，另一方面構成胸腺細胞營養和分化的微環境，統稱為基質細胞。
胸腺皮質的毛細血管內皮細胞連接緊密，與網狀細胞共同形成血液－胸腺屏障，使循環中的抗原物質不能進入胸腺。血液－胸腺屏障是體內為數不多的幾個生理屏障之一，其意義目前尚不清楚。胸腺髓質的毛細血管內皮細胞之間有間隙，抗原性物質可進入髓質，在髓質內還可見多層扁平上皮細胞呈同心圓狀排列成的Hassall小體，或稱胸腺小體。直徑約25～50μm，其功能尚不清楚。