Il sistema circolatorio si compone di tre parti:

	un fluido, il sangue, che funge da mezzo di trasporto;
	una rete di canali, i vasi sanguigni, per distribuire il fluido nei vari punti del corpo;
	una pompa, il cuore, per tenerlo in movimento.

Alcune delle funzioni più importanti sono:

	il trasporto di ossigeno dai polmoni ai tessuti e di diossido di carbonio dai tessuti ai polmoni
	la distribuzione dei prodotti della digestione a tutte le cellule dell'organismo
	il trasporto di rifiuti e prodotti tossici al fegato per la disintossicazione e ai reni per l'escrezione
	la distribuzione di ormoni dagli organi che li secernono ai tessuti sui quali agiscono
	la regolazione della temperatura corporea, in parte ottenuta adeguando il flusso sanguigno
	il controllo delle perdite di sangue per mezzo della coagulazione
	la difesa contro batteri e virus, grazie all'azione di anticorpi e globuli bianchi presenti nel flusso circolatorio

Dal punto di vista meccanicistico si può parlare dei vasi sanguigni come di un sistema chiuso, caratterizzato da una funzione aspirante e una premente, paragonabile al rifornimento di acqua potabile e al ritorno di acqua industriale attraverso una canalizzazione. Al pari della circolazione dell'acqua a scopo tecnico, anche il sistema circolatorio viene suddiviso in un sistema ad alta pressione (rifornimento di acqua) e in un sistema a bassa pressione (canalizzazione). Nel sistema ad alta pressione vengono comprese l'aorta, le arterie i rami arteriosi e le arteriole del grande circolo; nel sistema a bassa pressione le venule, i rami venosi e le vene del grande circolo.  Sistema ad alta e a bassa pressione sono separati dal letto capillare, sempre del grande circolo.

Uscito dal cuore, il sangue percorre una serie di vasi: nell'ordine, arterie-arteriole-capillari-venule-vene, per tornare poi al cuore. Le arterie e le vene formano un sistema di distribuzione interna a cui il cuore fornisce la propulsione necessaria. Sia il circolo polmonare sia quello sistemico partono dal cuore, attraverso tronchi arteriosi di grosso calibro in cui passa il sangue attraverso le valvole semilunari. 
I vasi collegati a questi tronchi si ramificano ripetutamente. Man mano che procede la ramificazione le dimensioni delle arterie si riducono gradualmente fino a che esse diventano arteriole. Le arteriole sono i più piccoli vasi del sistema arterioso, e attraverso essi il sangue entra nella rete capillare dei vari tessuti.
Il sangue che defluisce dalla rete capillare entra dapprima nelle venule, che sono i più piccoli vasi del sistema venoso. Successivamente questi sottili vasi si uniscono a quelli vicini per formare piccole vene, quindi il sangue passa attraverso le vene di medio e grosso calibro prima di raggiungere le vene cave (nel circolo sistemico) o le vene polmonari (nel circolo polmonare).

Le arterie
Nel viaggiare dal cuore ai capillari periferici il sangue attraversa le arterie elastiche, le arterie muscolari e le arteriole.

	Le arterie elastiche sono grossi vasi di diametro superiore a 2,5 cm.  I tronchi aortici e polmonare e le loro principali ramificazioni sono esempi di arterie elastiche. Le pareti delle arterie elastiche non sono molto spesse, ma sono estremamente resistenti. La tonaca media di questi vasi è ricca di fibre elastiche e relativamente povera di muscolatura liscia. Di conseguenza, le arterie elastiche possono tollerare la notevole pressione prodotta ogni volta che si verifica la sistole ventricolare ed il sangue lascia il cuore. Durante la diastole ventricolare la pressione ematica all'interno del sistema arterioso cade, e le fibre elastiche ritornano alle loro dimensioni originali, mentre, quando le pressioni salgono improvvisamente, esse si stirano. La loro espansione attutisce l'improvviso innalzamento pressorio durante la sistole ventricolare e la loro contrazione rallenta la riduzione della pressione durante la diastole ventricolare.
	Le arterie di medio calibro, chiamate anche arterie muscolari o di distribuzione, distribuiscono appunto il sangue agli organi periferici. Una tipica arteria muscolare ha un diametro di circa 0,4 cm. La spessa tonaca media di un'arteria muscolare contiene una grande quantità di muscolatura liscia e poche fibre elastiche.
	Le arteriole sono più piccole delle arterie di medio calibro. La tonaca media delle arteriole è formata da uno strato incompleto di muscolatura liscia, che le rende capaci di modificare il proprio diametro, modificando la pressione sanguigna e la quantità di sangue che affluisce nel suo territorio di competenza. Queste variazioni si verificano in seguito a stimoli locali, automatici o endocrini.

Capillari
I capillari sono i soli vasi sanguigni le cui pareti permettono scambi tra il sangue e il circostante liquido interstiziale. Poiché le pareti capillari sono relativamente sottili, le distanze di diffusione sono piccole e lo scambio può avvenire rapidamente.
Inoltre, il flusso ematico nei capillari è relativamente lento, concedendo un tempo sufficiente per la diffusione o il trasporto attivo dei materiali attraverso le loro pareti. A differenza dei grossi vasi, la parete capillare è limitata ad un unico strato, l'endotelio. Le cellule endoteliali sono estremamente piatte e talvolta hanno uno spessore di soli 1-2 micrometri, esse sono situate a ridosso di una membrana basale, spessa 40-60 nm. Le cellule endoteliali possono sovrapporsi in parte, aumentando o diminuendo lo spessore della parete capillare. In tal caso esse formano una barriera consistente, fra sangue e tessuti, che lascia passare solo sostanze selezionate. Molti capillari possiedono addirittura piccoli pori oppure "finestre" più ampie (capillari fenestrati) che sono chiuse da un sottile strato di membrana, ovvero da un diaframma. I capillari di questo tipo lasciano passare piccole molecole, ma impediscono la fuoriuscita di sostanze di grosso peso molecolare, in particolare proteine.
I capillari hanno la particolare funzione di filtrazione, riassorbimento e deflusso linfatico. Dai capillari passa più liquido nei tessuti (filtrazione) di quanto essi a loro volta possono riassorbirne (riassorbimento). Il liquido residuo scorre lungo le vie linfatiche, raggiungendo indirettamente il sistema venoso.
La pressione all'interno dei capillari (pressione idrostatica) causa lo stillicidio continuo di liquido dal plasma sanguigno negli spazi intercellulari (interstizio) che circondano i capillari e i tessuti. Questo liquido è noto come liquido interstiziale ed è composto soprattutto da acqua in cui sono disciolte sostanze nutritive, ormoni, gas sostanze di rifiuto e piccole proteine del sangue. Le grandi proteine plasmatiche, i globuli rossi e le piastrine non sono in grado di uscire dai capillari a causa delle loro dimensioni, sebbene i globuli bianchi possano filtrare attraverso gli interstizi tra le cellule delle pareti dei capillari.

I movimenti del liquido interstiziale attraverso la parete capillare sono quantitativamente notevoli. 
La filtrazione si aggira approssimativamente intorno ai 20 litri al giorno, supera di poco il riassorbimento (18 litri al giorno); il liquido residuo (2 litri al giorno) viene assorbito attraverso l'interstizio dal sistema linfatico e deviato nel sistema venoso, oppure permane a livello dei tessuti come liquido interstiziale (edema). Il bilancio dei liquidi si esprime come segue:
filtrazione = riassorbimento + deflusso linfatico.

Sistema venoso
La struttura microscopica delle vene è simile a quella stratificata della parete arteriosa. Il sistema venoso ha inizio con le venule situate al termine del letto capillare (venule postcapillari). Questi piccoli vasi non hanno alcuna tonaca muscolare. Quest'ultima si trova solo nelle vene più grosse, che presentano un calibro di circa 1mm.
A causa del loro ampio lume e della loro parete sottile, le vene possono immagazzinare anche grosse quantità di sangue; per tale ragione esse prendono il nome di vasi di capacitanza. Questi ultimi, in caso di rapida perdita di liquidi nel sistema circolatorio (per emorragia o eccessiva sudorazione), dispongono di acqua di riserva in modo che il circolo arterioso, ovvero il circolo ad alta pressione, non subisca immediatamente una caduta pressoria.

La differenza significativa tra il sistema arterioso e quello venoso riguarda la distribuzione delle principali vene nel collo e negli arti. In queste regioni le arterie non si trovano in prossimità della superficie corporea, ma al contrario delle vene superficiali, esse sono profonde, lontane dalla cute, protette dalle ossa e dai tessuti molli circostanti. 
Per quanto riguarda il sistema venoso ci sono due gruppi di vene periferiche, uno superficiale e l'altro profondo.
In generale le pareti delle arterie sono più spesse di quelle delle vene. La tonaca media di un'arteria contiene più fibrocellule muscolari lisce e fibre elastiche rispetto ad una vena. Queste componenti, elastica e contrattile, resistono alla pressione generata dal cuore quando spinge il sangue in circolo.
Inoltre, per concludere, in sezione un'arteria sembra più piccola della vena corrispondente. Quando la pressione del sangue non spinge più contro il tessuto elastico e la muscolatura liscia delle pareti arteriose, esse si stringono, mentre le vene, che hanno poco tessuto elastico nelle loro pareti, si contraggono molto poco.
Poiché le pareti delle arterie sono relativamente spesse e resistenti, esse mantengono il proprio aspetto circolare, se sezionate. Le vene tagliate tendono a collassare e, in sezione, esse sembrano appiattite o grossolanamente distorte.