动脉和静脉管壁从内向外依次分为内膜、中膜和外膜三层结构，内膜最薄，从内向外又分为内皮、内皮下层和内弹性膜三层，内皮细胞还具有如下的超微结构特征：
1、质膜小泡：内皮细胞的胞质中含直径60-70nm的质膜小泡或称吞饮小泡，可见与细胞游离面或基底面相融合的小泡，也称小凹。
有时小泡可相互通连，与小凹一起形成穿过内皮细胞的暂时性孔道，称穿内皮通道。其功能是向血管内外输送物质，还能作为膜储备用于细胞的扩张或延伸。
2、W-P小体：内皮细胞的胞质中可见一种有膜包裹的杆状结构，称怀布尔帕拉德小体。
W-P小体是内皮细胞特有的细胞器，长约3μm，直径0.1-0.3μm，外包单位膜，内含6-26根，直径约15nm的平行细管和中等致密的基质，其功能可能是合成和贮存与凝血相关的第因子相关抗原。
当血管内皮受损时，第Ⅷ因子相关抗原促使血小板附着于内皮下层，形成血小板栓，防止血液外流。