Hos människor består tunntarmen vanligtvis av tre sektioner; den första, när maten passerar från magen, är tolvfingertarmen. Jejunum och ileum är andra delar, vanligtvis differentierade av de typer av celler som kantar insidan av tarmkanalen. Denna första sektion är en rörliknande struktur som vanligtvis är 9.8 till 11.8 tum (25 till 30 centimeter) lång. Det är vanligtvis sammansatt av flera lager. Duodenums histologi kännetecknas också av mikroskopiska strukturer som kallas Brunners körtlar, som kan utsöndra slem som neutraliserar magsyror.
Mat kommer ofta in i organet efter upp till fyra timmar efter att ha ätit. Små kanaler kan tillåta bukspottkörtelenzymer och galla att flöda in, vilket också neutraliserar syror samt hjälper till med matsmältningen. Histologin av tolvfingertarmen representerar typiskt en veckad struktur, särskilt i slemhinnan, som vanligtvis består av cirkulära eller tvärgående veck. Det finns också utsprång som kallas villi, som är upp till 0.04 tum (1 millimeter) långa. I kärnan finns lymf och blodkärl samt nerver.
Vanligtvis inuti villi finns ett mikroskopiskt lager som kallas en borstkant, som består av hårliknande delar av celler som kallas mikrovilli. Det finns också bägareceller, som utsöndrar slemhinnor för att hjälpa mat att passera genom röret. Mikroveckceller utgör också histologin i tolvfingertarmen; de fungerar normalt genom att presentera antigener och kantar en serie lymfknölar. Celler som kallas lymfocyter finns ofta i ett djupare lager som kallas lamina propria, som också består av bindväv. De lymfatiska strukturerna kan koncentreras till vissa områden, medan körtlar som är typiska för tarmarna också finns i detta lager.
Tarmkörtlar, kallade Crypts of Liberkuhn, är i allmänhet rörformade och öppna på insidan av tolvfingertarmen. Det finns vanligtvis slemhinnor och andra endokrina utsöndrande celler också. Submukosaskiktet är vanligtvis platsen för Brunnerkörtlarna, som bara finns i tolvfingertarmens histologi. Generellt identifieras av en lindad, grenad rörform, dessa är kantade av slemutsöndrande celler och ansluter vanligtvis till kanaler som leder till tarmkörtlarna.
Ett cirkulärt lager och längsgående muskellager utgör vanligtvis en betydande del av histologin i tolvfingertarmen som kallas muscularis. Det yttre lagret är typiskt för det som finns i hela tunntarmen, medan serosa vanligtvis utgör den yttre delen av tolvfingertarmen. Detta lager är också en komponent i bukhinnan, eller vävnaden som omger bukorganen.