食管壁通常分为黏膜层、黏膜下层、肌层、外膜这四层。
1、黏膜层：黏膜层包括上皮、固有层和黏膜，黏膜层的上皮较厚，属于未角化复合体扁平上皮，它具有抗摩擦和保护食管的作用。在食管和贲门交界处，层状扁平上皮会突然变成单个柱状上皮，固有层是一种致密的结缔组织，内有食管腺管，而黏膜的肌层则由纵向肌肉组成。
2、黏膜下层：黏膜下层由厚而疏松的结缔组织组成，含有通过导管将黏液分泌到食管腔内的食管腺体。黏膜和黏膜下层形成七个到十个纵向褶皱，横断面呈星形。当食物通过食道时，皱襞会消失。
3、肌层：肌层上三分之一段为骨骼肌，下三分之一段为平滑肌，中段由骨骼肌和平滑肌共同组成。骨骼肌和平滑肌无明显分界，肌层的肌纤维通常排列成内环和外纵两层。与此同时，食管中也有括约肌的存在，位于人环状软骨处的称为上食管括约肌。位于食管的下端的下食管一部分在膈上，穿过膈孔，另一部分在膈下的高压带。食道括约肌在非进食状态下关闭，它的作用通常是防止胃内容物返回食管。
4、外膜：外膜由疏松的纤维组织组成，包含大血管、淋巴管以及与食管周围器官相连的神经。
食管作为人体器官的重要组成部分，它具有上连咽部，下接胃部贲门的重要作用。了解食管壁的结构与分层，不但对于临床实施食管插管有重要的指导意义，并且对于食管疾病的预防与治疗也有作用。