Слизистая оболочка тонкой кишки выстлана многослойным столбчатым эпителием. С помощью электронного микроскопа установлено, что имеющаяся на свободной поверхности клеток эпителия каемка состоит из множества выростов, микроворсинок. Каждая микроворсинка снабжена тончайшим канальцем. Микроворсинки играют важную роль во всасывании питательных веществ и в так называемом пристеночном пищеварении. Между клетками многослойного столбчатого эпителия встречаются одиночные бокаловидные клетки, выделяющие слизь.
В толще слизистой оболочки имеются скопления лимфоидной ткани — лимфатические фолликулы. Различают одиночные и групповые лимфатические фолликулы. Одиночные фолликулы — сравнительно небольшие образования (диаметром до 3 мм), расположены на всем протяжении тонкой кишки. Групповые лимфатические фолликулы представляют собой более крупные скопления лимфоидной ткани (длиной несколько сантиметров), они находятся в конечном отделе подвздошной кишки. Различают также групповые лимфатические фолликулы червеобразного отростка (аппендикса). У детей в тонкой кишке имеется до 15 000 одиночных и до 50 групповых фолликулов. Их количество уменьшается с возрастом.
Для слизистой оболочки тонкой кишки характерно наличие ворсинок; в других отделах пищеварительного канала они отсутствуют. Кишечные ворсинки представляют собой выросты слизистой оболочки, образованные всеми ее слоями. На поверхности каждой ворсинки расположен слой многослойного столбчатого эпителия. Под эпителием находится рыхлая волокнистая соединительная ткань вместе с небольшим количеством миоцитов. Внутри ворсинки проходят кровеносные и лимфатические капилляры и нервные волокна. Высота ворсинок составляет от 0,5 до 1,5 мм. Общее количество ворсинок достигает 4 млн. и более. Благодаря ворсинкам поверхность слизистой оболочки тонкой кишки увеличивается во много раз. Ворсинки служат для всасывания питательных веществ. Каемчатый эпителий, как было отмечено, участвует не только во всасывании, но и в пищеварении. Продукты расщепления белков и углеводов всасываются в кровь, а продукты расщепления жиров — преимущественно в лимфу. Ворсинки придают слизистой оболочке тонкой кишки бархатистый вид.
Помимо ворсинок, на слизистой оболочке тонкой кишки находятся углубления в форме маленьких трубочек — кишечные крипты. Они выстланы эпителием, включающим разные по форме клетки. Общее количество крипт в тонкой кишке достигает 150 млн.
В стенке тонкой кишки имеются железы, выделяющие кишечный сок. Воспаление тонкой кишки — энтерит.