所有胸腺瘤均起源于胸腺上皮细胞，仅有4%的胸腺瘤是由单一的胸腺上皮细胞组成，绝大多数胸腺瘤是胸腺上皮细胞和淋巴细胞混合组成的。
1.肉眼检查：胸腺瘤的体积变化不一，可1.5～25cm，以5～8cm多见，重量为10～1750g，通常在20～200g为多，颜色为深褐色或灰红色，外形多呈圆形，椭圆形或不规则形，表面常为结节状，良性者包膜完整，与周围无粘连，恶性者浸润性生长，包膜不完整，表面粗糙，可累及胸膜，心包，大血管，肿瘤质地软，半数以上包膜外附有残存退化胸腺脂肪组织，肿瘤肿瘤多数为实质性，切面为分叶状，有明显的灰白色纤维组织间隔，切面灰红色或灰白色，呈粗或细颗粒状，常伴有出血或囊性变，囊的大小不等，由0.2cm之微囊到直径10cm左右的大囊，甚至瘤体的大部分为囊变者也不少见，一般囊壁薄而光滑，内含清液或血性液，可经常见到各种退行性变，如出血，钙化和囊性变等，除了整个胸腺组织已被胸腺瘤组织所取代外，绝大多数胸腺瘤与正常胸腺组织相接壤。
2.镜下结构：Victor和Thomas研究证明，所有胸腺瘤均衍生于胸腺上皮细胞，其上皮成分可用免疫组织化学技术来确认。
Lewis等建议对胸腺瘤作如下划分：①上皮细胞型胸腺瘤即上皮细胞占肿瘤细胞总数的66%以上;②淋巴细胞型胸腺瘤即淋巴细胞占肿瘤细胞总数的66%以上;③均不符合上述两种类型肿瘤时划归混合型胸腺瘤;④肿瘤由变异的上皮细胞构成的划归纺锤形细胞型胸腺瘤，因此也有人称之为上皮细胞型的一个亚型。