气管壁自内向外由粘膜层、粘膜下层及外膜组成。粘膜层有纤毛上皮，为假复层纤毛柱状上皮，夹有杯状细胞。上皮基膜明显，固有膜内有丰富的弹性纤维、淋巴组织和浆细胞，纤毛可向咽喉方向摆动，将尘粒与细菌等随粘液一起运到咽，经咳嗽反射排出。粘膜下层为疏松结缔组织，内有气管腺，开口于粘膜表面，上皮和腺体的分泌物是防止尘埃入肺的保护装置，分泌物中含有各种免疫球蛋白，具有抑菌和抗病毒的作用，是机体防御系统的组成部分。外膜由14～16个“C”字形透明软骨环和环间的结缔组织构成，软骨环的缺口朝向后面，缺口之间有平滑肌束及弹性纤维构成膜性壁。软骨起支架作用，有弹性，可使管腔保持开放状态，以维持呼吸功能的正常进行。平滑肌和弹性纤维可使管壁有一定的舒缩性，适于其后方的食管腔内食团顺利下行及颈的俯仰动作。