Тимус располагается за грудиной. Наибольший его размер относительно тела наблюдается у плода и 1-2-летних детей. До половой зрелости размеры тимуса продолжают увеличиваться. Далее начинается медленная инволюция железы. Однако тимус сохраняется и функционирует в течение всей жизни.
Тимус состоит из двух долей, покрытых капсулой. Каждая доля, в свою очередь, состоит из множества долек, которые отделены друг от друга соединительнотканными перегородками, которые являются продолжениями капсулы органа. В каждой дольке различают периферическую часть, плотно упакованную незрелыми малыми лимфоцитами, называемую корковым веществом, и центральную часть, называемую мозговым веществом. Мозговое вещество содержит зрелые бластные формы лимфоцитов. В средней его части располагаются тельца Гассаля, представляющие собой совокупность наслоившихся друг на друга эпителиальных клеток и ассоциированных с ними макрофагов. По мнению большинства исследователей, тимусные тельца представляют собой кладбище тимоцитов.
Основу каждой из долек и ткани органа в целом составляет эпителиальная ткань, формирующая сетевидный ретикулум, в просветах которого располагаются лимфоциты (тимоциты). Эпителиальные клетки обеспечивают необходимые условия для созревания Т-лимфоцитов из костномозговых предшественников. Они являются продуцентами целой гаммы гормонов, из которых наиболее хорошо изучены тималин, a1- и b4-тимозин и тимопоэтин.
Ежедневно в тимусе образуется около 30 × 107 – 47 × 107 тимоцитов, а покидает орган около 5% клеток.
Тимус хорошо васкуляризован, имеет развитую гемокапиллярную сеть в корковом и мозговом веществе. Гемокапилляры коркового вещества имеют плотную стенку, непроницаемую для многих веществ (антигенов). Гемо-тимусный барьер обеспечивает антигеннезависимое развитие Т-лимфоцитов. Миграция образовавшихся в тимусе Т-лимфоцитов в кровоток происходит через посткапиллярные венулы.