嬰幼兒肝細胞癌多發生在肝右葉，約半數病例侵犯兩葉或為多中心型。一般為單發，圓形，界限清楚，瘤體直徑在5～25cm不等。腫瘤無明顯分葉，可有囊性退行變和骨樣改變，中心區常有壞死和出血，多不伴有肝硬化。腫瘤的大體表現與所含的骨樣、軟骨或纖維組織等間葉組織成分有關。通常來說，腫瘤呈粗糙結節狀或分葉狀隆起于肝表面，界限清楚，半數有包膜，質地較硬。腫瘤顏色為棕褐色至灰白色，剖面質地均勻一致，可發生出血、壞死和鈣化，多不伴有肝硬化。鏡下顯示，腫瘤由成熟期不同生長階段的上皮成分和間質變異成分所構成。根據腫瘤細胞的分化程度，可分為胎兒型（高分化型）、胚胎型（低分化型） 與混合型。
1、胎兒型
胎兒型肝細胞比正常肝細胞小，呈多邊形，梁柱狀或盤片狀，細胞較大，胞界清楚，胞質較多，胞漿呈嗜酸性顆粒狀，可有空泡，胞質依糖原或脂肪數量多少而呈顆粒或清亮狀。細胞核漿比例為1∶4～1∶2，核呈圓形或卵圓形，染色質粗細不一，含單個核仁，核分裂象少見。細胞排列成兩個細胞厚的不規則肝細胞束，肝束之間為肝竇。嬰幼兒肝細胞癌細胞核DNA含量分析顯示，胎兒型多為二倍體。
2、胚胎型
胚胎型肝上皮細胞分化較差，細胞以帶狀或絲球狀排列，細胞小，呈梭形，胞界模糊，胞漿少，核漿比例為1∶1～2，核染色質豐富，核仁大而明顯，核分裂象易見。此型細胞黏附能力差，往往簇集成玫瑰花瓣狀或聯結成疏松的索帶狀。腫瘤內可見竇性隙和膽小管；間質成分常由骨樣組織構成，很少有軟骨或肌肉分化。嬰幼兒肝細胞癌細胞核DNA含量分析顯示，胎兒型多為二倍體，胚胎型多為異倍體。異倍體腫瘤易發生血管侵犯，預后較差。常見的肝外轉移為肺、腹部淋巴結和腦等。
3、混合型
混合型嬰幼兒肝細胞癌還含有其他間質成分，如骨樣組織、軟骨、細條紋的肌肉、鱗狀細胞灶、角化珠等。