Eine Arterie besteht aus drei Schichten. Die erste und innerste Schicht, also die Schicht, die mit dem durchfließenden Blut in Kontakt kommt, besteht aus einer einschichtigen Zellschicht, einem sogenannten einschichtigen unverhornten Plattenepithel. Diese innerste Schicht bezeichnet man auch als Endothel oder Intima (Tunica Intima). Sie ist die entscheidende Barriere zwischen dem inneren des Blutgefäßes (intravasaler Raum), also dem Blut, und dem Gebiet außerhalb der Blutgefäßes (extravasaler Raum).
Die zweite darauffolgende Schicht besteht hauptsächlich aus glatter Muskulatur, die nicht willkürlich steuerbar ist. Man bezeichnet diese Schicht als Media (Tunica Media). Zusätzlich zu der glatten Muskulatur enthält die zweite Schicht je nach Typ im Körper noch zusätzlich elastische Fasern.  Diese Schicht dient vorallem der Einstellung der Wandspannung einer Arterie sowie der Gefäßweite. Zieht sich die glatte Muskulatur zusammen, so steigt die Wandspannung und die Arterie wird enger.
Die dritte und äußerste Schicht einer Arterie bezeichnet man als Adventitia (Tunica adventitia). Die Adventitia besteht vorallem aus Bindegewebe, welches die Arterie mit der Umgebung im Körper verankert. Weiterhin bestimmt die Adventitia je nach Beschaffenheit die mechanischen Eigenschaften einer Arterie zusätzlich zur mittleren Schicht. Weiterhin befinden sich in der Adventitia größerer Arterien kleine Blutgefäße (Vasa vasorum), die den Wandaufbau der Arterien mit Blut versorgt.

Arteriosklerose ist der Sammelbegriff für alle krankhaften Veränderungen von Arterien. Diese Veränderungen können unterschiedliche Ursachen haben. Die häufigste Form ist die Atherosklerose, die in unseren Breiten häufig mit der Arteriosklerose gleichgesetzt wird. Diese krankhafte Veränderung ist häufig in großen und mittelgroßen Gefäßen zu finden und wird durch einen Schaden an der innersten Gefäßschicht begünstigt. Durch diesen Schaden ist die glatte Oberfläche der Arterie angeraut und es können sich dort Bestandteile des Blutes wie Cholesterin, Fresszellen (Makrophagen) und Fette ansammeln und sich zu einem größeren Pfropf (atheromatöse Plaques) entwickeln.
Daraus folgt einer Einengung des Gefäßraums (Stenose) sowie möglicherweise zu einer Minderdurchblutung das dahinter liegenden Gewebes. Verschließt sich eine Arterie in Folge eines sehr großen Propfes, so kommt es zum Absterben das dahinter liegenden Gewebes, da es nicht mehr mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden kann. Hier spricht man von einem Infarkt.
Diese Gefäßveränderungen sind mit zunehmenden Alter normal, können aber durch verschiedene Risikofaktionen wie Rauchen (Nikotinabusus), Bluthochdruck oder Zuckerkrankheit (Diabetis) extrem begünstigt werden.