Actúan como reguladoras del tráfico celular y molecular desde la sangre hacia el interior de los tejidos.

Su eje mayor se dispone en paralelo a la dirección del flujo sanguíneo.

[7]​ El núcleo celular está muy aplanado y por eso aparece elíptico en los cortes histológicos.

Se encuentra en la región cercana al núcleo, un complejo de Golgi y unas pocas mitocondrias, mientras que en la región delgada periférica del citoplasma hay elementos tubulares tortuosos del retículo endoplásmico.

[9]​ Las uniones entre células endoteliales deben ser capaces de reaccionar y modificar su composición ante determinadas situaciones, pero a su vez deben ser estructuras estables capaces de resistir el flujo sanguíneo al que están continuamente sometidas.

[11]​ En la superficie extraluminal o externa, las células endoteliales están en contacto con la membrana basal y sustancias como colágeno, proteglicanos, heparánsulfato, integrinas; en la parte luminal las células endoteliales en contacto con la sangre poseen mucopolisacáridos, glucoproteínas, fibrinógeno y algo de fibrina.

En el hígado y el bazo, alrededor del 1% de todas las células endoteliales proliferan en el estado inactivo.