气管的结构由黏膜、黏膜下层和外膜三层组成。首先，黏膜层至关重要，其表面覆有假复层纤毛柱状上皮，包括纤毛细胞、杯状细胞、基细胞、刷细胞和神经内分泌细胞等。纤毛细胞柱状，每个细胞约300根纤毛，有助于净化吸入空气，通过快速向咽侧摆动，将异物如尘粒、细菌排出体外。杯状细胞分泌的黏蛋白形成黏液屏障，能粘附并溶解有害气体。
基细胞位于上皮深处，具有增殖和分化能力，可发育为纤毛细胞和杯状细胞。刷细胞则可能有吸收作用，其顶部基粒提示其可能是未成熟的纤毛细胞，也可能有感受刺激的功能。在导气部管壁上皮内，还有弥散的神经内分泌细胞，分泌的胺类或肽类物质参与调节呼吸道功能。
黏膜下层富含疏松结缔组织，与固有层和外膜相连，内含血管、淋巴管、神经和混合性腺体。外膜主要由16至20个C形透明软骨环构成，提供支撑和弹性。气管与喉相连，成人全长约10-13厘米，分为颈段和胸段，分岔处称为气管杈，其下方细支气管和黏液腺共同维护呼吸道清洁。
气管以软骨、肌肉、结缔组织和粘膜构成。软骨为“C”字形的软骨环，缺口向后，各软骨环以韧带连接起来，环后方缺口处由平滑肌和致密结缔组织连接，保持了持续张开状态。管腔衬以粘膜，表面覆盖纤毛上皮，粘膜分泌的粘液可粘附吸入空气中的灰尘颗粒，纤毛不断向咽部摆动将粘液与灰尘排出，以净化吸入的气体。