肾小球毛细血管壁分3层,中间为基底膜,内侧有内皮细胞覆盖,外侧为脏层上皮细胞.毛细血管基底膜厚约320nm,可分为三层,中间为致密层,内侧和外侧各为内疏松层和外疏松层.毛细血管基底膜内面由一层扁平的内皮细胞覆盖.内皮细胞胞浆很薄,布满许多直径约70～100nm的小孔.脏层上皮细胞（又称足细胞）在基底膜外侧,胞浆丰富形成许多细长的分枝状突起称为足突.上皮细胞由这些足突附着于基底膜外疏松层.足突之间形成许多间隙,宽约20～30nm,称为滤过隙.距基底膜表面约60nm,在相邻的足突之间有一层薄膜称为滤过隙膜.毛细血管壁包括内皮细胞、基底膜、上皮细胞,共同组成肾小球的滤过膜.
肾小球的滤过除与毛细血管的结构和滤过物质的分子大小有关外,并与基底膜的生物化学组成及其电荷有关.基底膜主要由Ⅳ型胶原和一些糖蛋白如层连蛋白（laminin）、纤维连接蛋白（fibronectin）和多聚阴离子多糖蛋白（polyanionic proteoglcans）等组成.其中尤其是硫酸类肝素多糖蛋白（heparan sulfate proteoglycan）带大量负电荷分布于内、外疏松层.此外,在毛细血管内皮细胞和脏层上皮细胞表面也有带负电荷的唾液酸糖蛋白（sialoglycoprotein）.肾小球的负电荷可阻止血液中带负电荷的分子如白蛋白滤过.