牙本质小管为贯通于牙本质全层的管状小腔，小管内为成牙本质细胞的胞质突起和组织液。成牙本质细胞胞质突起是成牙本质细胞胞质的延伸，位于牙本质小管内，细胞体则位于牙髓腔近牙本质内侧，排列成一排。在整个行程中分出细小的小支伸入小管的分支内，并与相邻的突起分支相联系。

牙本质小管内充满液体，任何轻微的刺激都会引起小管内液体的流动，如作用于牙本质表面的刺激（外力刺激、温度刺激等），这种流动传到牙髓，会引起牙髓神经纤维的兴奋而产生痛觉。