牙髓是疏松结缔组织，它包含有细胞、纤维、神经、血管、淋巴管和其他细胞外基质。

成纤维细胞：是牙髓中的主要细胞，故又称为牙髓细胞。细胞呈星形，有胞质突起相互连接，核染色深，胞质淡染、均匀。

成纤维细胞在牙髓组织内的分布不均匀，在牙冠部成牙本质细胞的内侧约25μm的区域内缺乏成纤维细胞，而有丰富的神经纤维，该层称为魏尔（Weil）层或乏细胞层。在该层内侧，细胞密集，称为多细胞层。自此区以内细胞分布比较均匀称为髓核。成纤维细胞在创伤修复机制中的作用非常重要。在适当的刺激下如暴露的前期牙本质或炎症细胞释放的生长因子、某些骨形成蛋白、细胞因子或炎症介质的刺激，成纤维细胞可增生、分化为新的成纤维细胞或成牙本质细胞。

成牙本质细胞：细胞体位于牙髓周围与前期牙本质相连处，排列成整齐的一层，细胞呈柱状，核卵圆形，位于细胞的基底部。细胞顶端有一长的突起，位于牙本质小管内，成牙本质细胞之间有缝隙连接、紧密连接和中间连接。

电镜下可见在靠近胞核的基底部有粗面内质网和高尔基复合体。而顶部细胞质内粗面内质网丰富。在牙本质形成活动期，细胞内高尔基复合体显著，粗面内质网丰富，线粒体分布于整个胞质内，并见空泡。牙本质中的胶原纤维和大部分非胶原代表都是成牙本质细胞分泌的。

未分化的间充质细胞和组织细胞：这些细胞通常位于小血管及毛细血管周围。未分化的间充质细胞比成纤维细胞小，但形态相似，有不明显的胞质突。在受到刺激时，它可分化成结缔组织中任何一种类型的细胞。在炎症中它可形成巨噬细胞。当成牙本质细胞消失时，它可以移向牙本质壁，分化成成牙本质细胞，形成修复性牙本质。组织细胞或吞噬细胞的形态不规则，有短而钝的突起，胞核小而圆，染色深。在活体染色法中，可见其胞质内储有染料颗粒。在非活动时期很难与成纤维细胞相鉴别，在炎症时，胞质内有颗粒及空泡，胞核增大，有明显的核仁。

树突状细胞：主要分布在牙髓中央区的血管周围和牙髓的外周区如成牙本质细胞周围。此细胞常有3个以上的胞质突起，在功能上属抗原呈递细胞，是牙髓免疫防御系统中重要的组成部分。

T淋巴细胞：是正常牙髓中的一种重要的细胞，包括有CD4和CD8阳性细胞。它们是牙髓中主要免疫反应细胞。