整个消化管管壁可清楚地分为几层，其组成如下：

粘膜

粘膜是中空器官的内膜。将管腔内容物与肠壁内部结构分隔开，由上皮层、固有层和粘膜肌层组成。

食管和末端肛管的上皮为鳞状上皮，其余消化道粘膜由柱状上皮细胞组成。在不同的器官，这些细胞的结构也不相同。

上皮层下的粘膜固有层中有毛细血管网、淋巴管和肠相关淋巴组织的免疫细胞，是抵御病原体侵袭的第一道重要防线。

粘膜下层

粘膜下层位于粘膜下。粘膜肌层是一层薄的肌肉，将粘膜层和粘膜下层分隔开。粘膜下层含有血管、淋巴管和称之为粘膜下神经丛（Meissner神经丛）的神经网。在食管，此层还包含分泌粘液的腺体。

肌层

肠壁的肌肉包括数层肌纤维，每层肌纤维排列方向不相同。大部分消化器官有两层肌肉，内环肌和外纵肌。但胃例外，其还有一层斜行肌；结肠也较特殊，其外纵肌层沿结肠纵轴形成三条分散的肌带（结肠带）。

肌层的神经网称为肠肌间神经丛（Auerbach神经丛），位于环行肌与纵行肌之间。

除了包含上食管括约肌（UES）的近段食管，及包含肛门外括约肌的远段肛管两者的肌层是由横纹肌纤维组成之外，胃肠道肌肉一般是由平滑肌纤维组成的。

外层/浆膜

浆膜是一层结缔组织，构成消化器官的外层。胃和小肠的浆膜与腹膜（一层浆膜）相延续。