Un nervio periférico se compone de fibras nerviosas (axones) que varían de tamaño, son mielinizadas o amielínicas y transmiten impulsos nerviosos desde el sistema nervioso central o hacia él. Muchas veces los nervios periféricos son mixtos porque se integran con fibras motoras y sensoriales. Los nervios que solo contienen estas últimas se denominan nervios sensoriales; los que incluyen únicamente fibras motoras se llaman nervios motores. La organización estructural cambia en toda la longitud del nervio por la división y unión repetidas de diferentes fascículos nerviosos, lo que crea formaciones fasciculares complejas. Las fibras nerviosas que constituyen un nervio periférico se clasifican de acuerdo con el tamaño y otras propiedades funcionales . Los axones denominados A alfa varían de tamaño de 12 a 22 μm, los A beta de 5 a 12 μm, los A gamma de 2 a 8 μm y los A delta de 1 a 5 μm. Las fibras simpáticas preganglionares que tienen menos de 3 μm de diámetro se designan como fibras B. Todas estas estructuras son fibras nerviosas mielinizadas. Los axones más pequeños (0.1 a 3 μm de diámetro) se llaman fibras C y carecen de mielina. Así que miles de axones pueden componer un nervio periférico, pero el número de ellos en cada nervio periférico es variable. Algunos axones inervan muchas estructuras terminales; otros, solo unas cuantas. El examen del corte transversal de un nervio revela que la cantidad de tejido conjuntivo oscila entre 25 y 85%. Esta cifra cambia de lugar y también de nervio. Por ejemplo, el tejido conjuntivo aumenta en puntos en los que el nervio cruza articulaciones o cuando hay relativamente un gran número de fascículos o haces nerviosos más pequeños dentro del nervio periférico. Los elementos de tejido conjuntivo proporcionan la mayor fuerza tensiva de los nervios periféricos; debido a que el tejido conjuntivo envaina a los axones e impide que se lesionen o dañen por estiramiento.

Se reconocen tres partes de la vaina de tejido conjuntivo. La vaina externa, el epineurio, es relativamente gruesa y se compone de modo parcial de tejido conjuntivo laxo (areolar) y contiene vasos sanguíneos y linfáticos. De igual modo, guarda contigüidad con la duramadre cuando el nervio periférico sale del sistema nervioso central. El epineurio proporciona al nervio su aspecto y consistencia parecidos a un cordón, lo separa de los tejidos circundantes y actúa como un “amortiguador” que disipa las fuerzas que se establecen en un nervio cuando este último se somete a una presión o traumatismo. Los nervios compuestos de fascículos estrechamente empacados con poco tejido epineural de apoyo son más vulnerables a una lesión mecánica que los nervios en los que los fascículos están separados de modo más amplio por una cantidad mayor de tejido epineural. Las fibras colágenas epineurales se continúan con el perineurio denso que separa y encierra grupos de axones en fascículos de distintos tamaños. El perineurio también divide los fascículos y sigue las ramas nerviosas hasta la periferia, en donde termina en cada axón individual (la llamada vaina de Henle ). Los diversos vasos sanguíneos pequeños pueden atravesar estas separaciones o tabiques y el perineurio se continúa con la membrana piaaracnoidea. El perineurio también confiere fuerza tensiva y cierta elasticidad al nervio. El perineurio se considera también una estructura especializada que proporciona transporte activo de materiales seleccionados a través de las células perineurales desde los fascículos del nervio y hacia ellos. También actúa como una barrera de difusión (sangre–nervio) similar a la piaaracnoide, con la que se continúa. La vaina más interna de tejido conjuntivo es el endoneurio que reviste cada axón individual y se continúa con el tejido conjuntivo que forma el perineurio y el epineurio. Este tejido conjuntivo proporciona una vaina tubular protectora y resistente a los axones delicados. Dentro del endoneurio, y alrededor de cada axón mielinizado o amielínico, se encuentran células de Schwann que producen la vaina de mielina. Esta vaina nucleada de fibras nerviosas periféricas también se conoce como neurolema. En general, los axones grandes son mielinizados y los pequeños carecen de mielina. No se conocen los factores que determinan la selección de fibras para mielinización, pero se han referido el calibre del axón y las influencias tróficas en células de Schwann por el axón. La velocidad de conducción de los axones se relaciona directamente con su diámetro y el grosor de la vaina de mielina y aumenta con el diámetro creciente del axón y el grosor cada vez mayor de la vaina de mielina. Un sistema anastomótico de vasos sanguíneos dispuesto en sentido longitudinal, que se origina en arterias y venas más grandes, vasos musculares perforantes y vasos periósticos, suministra buena irrigación a los nervios. Estos vasos se ramifican dentro del epineurio y se extienden para llegar al perineurio y al endoneuro. Son comunes las anastomosis entre arteriolas, vénulas y arteriolas y vénulas. Existen múltiples anastomosis entre arteriolas epineurales y perineurales y capilares endoneurales. La microscopia electrónica reveló diferencias estructurales entre los vasos epineurales y endoneurales. Las células endoteliales que forman los vasos epineurales tienen uniones celulares de la variedad “abierta”, que permiten la extravasación de macromoléculas de proteína. Pueden difundirse cantidades pequeñas de proteínas séricas hacia el interior del epineurio, pero no pasan a través del perineurio. En contraste, los vasos endoneurales poseen células endoteliales con uniones estrechas que impiden la extravasación de proteínas dentro del espacio endoneural. Estos vasos, aunados a los contenidos en el perineurio, constituyen la barrera hematoneural.