显微镜下,子宫肌瘤是由平滑肌组织构成,平滑肌细胞束向各方向不规则排列而构成纺织束状或旋涡状。失去正常子宫肌层的结构层次,肌纤维纵切面可见细胞呈梭形,大小不核染色较深,呈梭形或两端钝圆的长杆状,染色质细小,分布均匀,有小的核仁。肌纤维的横切面可见细胞呈圆形或多角形,嗜酸性红染的胞浆和位于中央的核呈圆形或卵圆形。

除极小的肌瘤结节外,一般在肌纤维束之间,有或多或少的纤维组织,偶尔有纤维组织成分大大超过肌组织成分,而似纤维瘤,也偶有肌瘤的主要成分由平滑肌细胞构成,而似富于细胞的平滑肌瘤.

电镜下平滑肌细胞的超微结构主要特征:肌瘤细胞内含有丰富的致密小体,肌微丝,显著的胞饮泡,清楚的基膜及明显的细胞外成胶原性基质。正常子宫肌组织的平滑肌细胞与平滑肌瘤细胞区别是肌瘤细胞的核大,线粒体数量增多,游离核蛋白体含量增多.

长有肌瘤的子宫,其血运均有明显改变。血管数目增多,管腔扩大。随肌瘤的所在部位,大小与数目有所不同。淋巴管亦有增生与扩张等改变。虽然子宫血管有明显的改变,但肌瘤本身没有丰富的血管,小肌瘤内甚至无明显血管,而仅有毛细血管。肌瘤的血管多数来自于邻近的正常组织,往往只有一根或数根小动脉,从不同方向穿过假包膜进入肌瘤,然后分支进入肌瘤中心,然而穿过假包膜进入肌瘤的动脉一般都不大,即使较大的肌瘤也是如此。因此较大的肌瘤常常因血供不充足而发生退行性变,肌瘤的静脉主要位于假包膜,肌瘤中心静脉非常稀少。