在封閉型血液循環系統中介於微動脈和微靜脈之間的微細血液迴圈。在動物腸系膜、蛙蹼、人指甲皺等處，用低倍顯微鏡可以觀察到微循環的血管結構和血細胞在其中的流動。
微循環的形態隨器官組織的不同而有差別(圖1），連接微動脈與微靜脈的毛細血管有3種形式：①直捷通路，一條較直較短的通路，即由微動脈到後微動脈、毛細血管到微靜脈的通路。直捷通路中血流速度較快，物質交換能力較差，骨骼肌的微循環中多見。直捷通路總是通暢的，甚至在組織靜息時也開開放；②真毛細血管網，由後微動脈橫向分出許多毛細血管，聯通成網，分佈在組織細胞間隙。進行真正的物質交換，所以叫真毛細血管，當前毛細血管括約肌松弛時才有血液通過，收縮時則無血液通過，或隻有少量血漿和少數被擠變形的紅細胞緩慢地通過。機體在靜息時微循環大部分血液通過直捷通路，小部分血液通過真毛細血管網；③動靜脈吻合枝，是微動脈與微靜脈之間的直接接通，是一種更短的直捷通路。血流速度最快，人的手掌、手指掌側、甲床、大小魚際、足蹠、腳趾蹠面、耳殼等處的皮膚中以及胃、腸系膜等都有大量分佈。動靜脈吻合枝管壁有平滑肌，收縮時使吻合枝關閉，松弛時使吻合枝開放。當很多動靜脈吻合枝開放時部分動脈血不經過毛細血管網，而直接流入靜脈，可以快速增加器官的血流量。高溫環境下，皮膚血管的動靜脈吻合枝開放，血流量增加，有利於散熱。低溫時吻合枝關閉，皮膚血流量減少，有助於保持體溫恒定。
微循環的功能是通過毛細血管進行血液、組織液和細胞之間的物質交換。毛細血管長約0.4～0.7毫米，直徑約5～20微米或更小，在這樣狹窄的管道內紅細胞剛能通過。人體的毛細血管全長約96000公裡，靜息時毛細血管大部分不開放，隻有直捷通路經常流通。前毛細血管括約肌司毛細血管的開放和關閉。毛細血管由一層內皮細胞組成，這種結構很適於血液和組織液之間的物質交換。毛細血管的血流速度很慢，平均每秒約0.07厘米，血液流經毛細血管的時間約1.5～2.0秒。這給迅速的物質交換提供瞭足夠的時間。毛細血管壁具有很大的通透性。脊椎動物的血漿和組織間液除蛋白質含量外，其他成分相同。不同器官和組織的毛細血管壁的結構不同，有的內皮細胞間有空隙，有的內皮細胞本身有小孔，有的完全連在一起（如腦組織的毛細血管）。一般毛細血管晶體物質和小分子蛋白質都可通過，但脈胳叢、睫狀體和腎小球的毛細血管正常情況下蛋白質不能通過。毛細血管血與組織間液之間的物質交換絕大部分通過擴散進行。組織的活動形成瞭毛細血管內外各種物質的濃度梯度，順著這種濃度梯度產生瞭有關溶質的凈流量。微循環的物質交換速度很快，可以及時向組織細胞供給營養物質並移去代謝廢物。毛細血管內皮細胞膜最外層是粘多糖分子，其下是蛋白質分子，中間是脂質分子，內層也是蛋白質分子。凡能溶於脂質的物質，如氧與二氧化碳都可以自由通過細胞膜，在電子顯微鏡下可以看到毛細血管壁上的小孔，物質分子比小孔小的可以通過，在血液與組織間液之間自由出入，互相交換。非脂溶性物質通過小孔來轉移交換（圖2）。毛細血管的通透性在溫度升高、pH值降低、缺氧、組胺、緩激肽、細菌毒素的作用下可以提高。通透性的變化還與血管口徑的大小有密切關系。毛細血管的血壓可以插入微管直接測定。哺乳動物動脈端毛細血管血壓約30毫米汞柱，平均壓約20毫米汞柱。不同組織的毛細血管血壓可以有相當大的差別；例如，腎小球的毛細血管壓就較高，約60～70毫米汞柱，而肺毛細血管壓僅約7毫米汞柱。動靜脈血壓升高時毛細血管血壓隨之升高，前毛細血管舒張時毛細血管血壓升高。
小動脈和小靜脈都有交感纖維分佈，而微動脈、後微動脈、前毛細血管括約肌都沒有神經支配，因此，微循環的調節主要受體液因素的調節。全身性血管活性物質，如腎上腺素、去甲腎上腺素、血管緊張素等使之收縮，局部性血管活性物質，如乳酸、二氧化碳、組胺、緩激肽和核苷酸等使之舒張。代謝產物對微循環的調節作用較大，如靜息時，組織代謝水平低，代謝產物少，平滑肌緊張性較大，真毛細血管網大部分關閉，在關閉一段時間，積聚瞭較多代謝產物以後，代謝產物會使前毛細血管括約肌舒張，引起該處真毛細血管的開放。同時，原來處於開放狀態的毛細血管由於該處代謝產物的不斷被移去，會使括約肌收縮，導致毛細血管的關閉，從而造成不同部分毛細血管的交替開放現象。當組織器官活動增強，代謝產物激增而有較多積聚時，將使大部分真毛細血管開放，微循環血量大增，從而得以適應旺盛代謝的更多物質交換的急需。