衬覆在胸壁内面和
肺表面的浆膜，分为壁层和脏层两部，两层之间的密闭间隙称胸膜腔。根据胸膜壁层的位置可分四部：即胸膜顶是突出胸廓上口的部分；肋胸膜是衬贴在胸壁内面的部分；膈胸膜是覆盖在膈上面的胸膜；纵隔胸膜是包被在纵隔器官表面的胸膜；壁层胸膜各部之间互相移行，在某些部位成隐窝而肺缘并不伸入其间。这些隐窝即胸膜窦。在肋胸膜与膈胸膜的转折处形成膈肋窦，它是胸膜腔的最低点，胸膜炎时渗出液首先积聚于此。脏层胸膜覆盖在肺表面，并伸入叶间裂内，与肺实质紧密相连。
胸膜为薄而光滑的浆膜。覆盖肺表面的脏层名为脏胸膜，脏胸膜与肺实质紧密结合并折入肺裂内。衬覆胸腔内表面及纵隔两侧的名为壁胸膜。两部分在肺根部互相反折延续，围成左右两个完全封闭的潜在性腔，名为胸膜腔。腔内为负压，故脏、壁二层胸膜紧贴，呼吸时肺可随胸壁和膈的运动扩张或回缩，胸膜腔内有少许浆液，可减少脏、壁胸膜之间的摩擦。
壁胸膜：随衬覆部位的不同，壁胸膜有不同的名称，即胸膜顶、肋胸膜、膈胸膜和纵隔胸膜。①胸膜顶(颈胸膜)，紧贴肺尖上前方，其最高点，从前方看，位于锁骨内侧1/3上方约2.5cm处(第1肋骨上方3～4cm)，后方不超过第1肋，颈胸膜顶常由胸膜上膜和小斜角肌增强，胸膜上膜是由从第7颈椎横突前缘张至第1肋内缘的胸内筋膜增厚而形成，小斜角肌不恒定，仅存在于一侧者约2/3的人；起自第7颈椎前缘，止于第1肋内缘的锁骨下动脉沟以后的部分及胸膜上膜，肌收缩可以增加膜的紧张度。②肋胸膜借疏松结缔组织贴附于胸壁内面，易于剥离。③膈胸膜紧密地覆盖在膈的上面，不易剥离。④纵隔胸膜是覆被介于二肺之间所有器官的胸膜，借包绕肺根和构成肺韧带的胸膜移行于肺胸膜(脏胸膜)，在肺根下方移行部的胸膜，介于纵隔和肺之间，向下与膈胸膜相续，即肺韧带，前后两层之间无肺根结构。有作者认为当肺根随膈下降或肺静脉血流增多时，肺韧带被撑开，可提供肺根下移或肺静脉扩张的空间。
胸膜腔的某些部位并未被肺充满，而留有一定的间隙，称胸膜隐窝(胸膜窦)，位于相邻壁胸膜转折处。肋胸膜与膈胸膜反折移行处称肋膈隐窝(肋膈窦)，最大，深吸气时也不能完全被肺充满，其深度，可因呼吸而有所变化。立位时，因其位置最低，胸膜腔积液常聚于此。左侧肋胸膜移行于左纵隔胸膜，在相当于肺的心切迹处，形成肋纵隔隐窝。吸气时也不为肺所填充，此处的心包与胸壁之间仅隔以胸膜。此外，因心尖突向左，致使左侧膈胸膜与纵隔胸膜移行反折处，尚有很小的膈纵隔隐窝(膈纵隔窦)。
胸膜的体表投影前界(肋纵隔反折线)：从两侧胸锁关节后方起始，向上，于第1肋的内缘与颈胸膜相续；向下达胸骨角后方，在正中矢状平面彼此靠拢，直至第4肋软骨，两侧又行分离。左侧者偏向外，斜行经过第4肋间隙、第5肋及肋间隙至第6肋软骨处转为下界。据中国人资料，左胸膜前界常位于胸骨后方不超过左胸骨线者占42%。因此，在第5肋间隙沿左胸骨线进行心包穿刺有穿破胸膜的危险。右侧者继续下降；在剑胸结合的后面接续下界，左右胸膜前界未完全靠拢，留有两个三角形间隙，在胸骨角以上的，称上胸膜间区，内有胸腺及脂肪；在第4肋软骨以下的，称下胸膜间区(心包区)，此处心包直接与胸壁相贴，称为心包裸区。胸膜下界(肋膈反折线)：左侧自第6肋软骨后方，开始行向外；右侧始于平剑胸结合处。此后两侧基本相同；都经过四个点，即锁骨中线与第8肋的交点，腋中线与第10肋交点，肩胛线与第11肋的交点，骶棘肌外缘与第12肋的交点，甚至更低；此处与肾的关系密切，具有临床意义：最后在正中矢状平面约平第12胸椎棘突根。胸膜下界在胸骨和第12肋两处，可低于胸廓下界。
血管、淋巴和神经：①脏胸膜：动脉由支气管动脉和肺动脉供给。静脉与同名动脉伴行。淋巴注入肺门淋巴结。神经来自肺神经丛。②壁胸膜：动脉由支气管动脉，胸廓内动脉、肋间动脉及膈上动脉供给。静脉与同名动脉伴行。淋巴引流：胸膜顶的淋巴汇入锁骨上淋巴结；其余部分注入胸骨旁淋巴结及肋间后淋巴结，此外膈胸膜、纵隔胸膜的淋巴尚引流到纵隔淋巴结；而膈胸膜的淋巴还通过膈至腹腔的主动脉外侧淋巴结。神经：肋间神经分布于肋胸膜及膈胸膜周围部，膈神经分布于纵膈胸膜及膈胸膜中央部。壁胸膜尤其是肋胸膜对痛觉敏感，胸膜炎症时，可引起明显疼痛。