1. Tunique interne (intima)
La couche interne est constituée d'un épithélium pavimenteux monocouche, c'est-à-dire d'un ensemble de cellules muqueuses plates reposant sur une membrane basale. Cette couche constitue les valvules.
2. Tunique intermédiaire (media)
La couche intermédiaire présente un semblant de superposition de deux couches avec un enroulement interne en spirale et un enroulement externe plus plat. Les cellules musculaires lisses sont écartées en brins par du tissu conjonctif collagène, ce qui donne à la couche intermédiaire un aspect plus aéré que pour les artères.
3. Tunique externe (adventice)
La couche externe est une couche de tissu conjonctif, qui fixe les veines dans leur environnement. Elle est parcourue par des nerfs et, dans le cas de très grosses veines, par des vaisseaux sanguins plus petits qui alimentent les gros vaisseaux.
Il existe quelques exceptions au niveau de l'anatomie des veines: certaines grandes veines comme la veine cave inférieure possèdent uniquement des muscles longitudinaux. Dans les veines plus grandes des jambes, comme la grande veine saphène, la pression hydrostatique est élevée. Celles-ci sont dotées d'une paroi aussi puissante que les artères.