Naczynia krwionośne są zróżnicowane pod względem budowy i właściwości. Jest to wynikiem odmiennej funkcji, jaką pełnią. Tętnice i żyły mają ściany zbudowane z trzech warstw: łącznotkankowej błony zewnętrznej, warstwy mięśniowej oraz znajdującego się wewnątrz śródbłonka położonego na błonie podstawnej.
Tętnice to naczynia, którymi krew płynie z serca do tkanek. Tętnice mają grube ściany, gdyż krew płynie w nich pod wyższym ciśnieniem. Największe tętnice zbudowane są z grubej warstwy tkanki łącznej o dużej ilości włókien kolagenowych i sprężystych, warstwy mięśni gładkich i śródbłonka. W tętnicach o średniej grubości ilość tkanki łącznej zmniejsza się na korzyść mięśni gładkich tak, iż ściany małych tętniczek zbudowane są głównie z mięśni i śródbłonka. Z kolei tętniczki tracą stopniowo włókna mięśniowe i przekształcają się w naczynia włosowate.
Żyły to naczynia, którymi krew płynie z tkanek do serca. Stanowią przedłużenie naczyń włosowatych. Ze względu na niskie ciśnienie krwi panujące w żyłach ich ściany są cienkie, z niewielką ilością włókien sprężystych i mięśniowych, przy czym w grubych żyłach przeważa tkanka łączna, zawierająca włókna sprężyste. Obecne w większości żył zastawki uniemożliwiają cofanie się krwi.
Naczynia włosowate zbudowane są tylko z cienkiej warstwy śródbłonka. Tworzą one w narządach gęste sieci, które łączą najmniejsze tętnice z najmniejszymi żyłami. Przez ich ściany odbywa się wymiana gazów i innych substancji między krwią a komórkami poprzez płyn tkankowy.