胃の壁は、3層構造をしている。胃の壁を胃壁と言う。胃壁は内側から粘膜層、粘膜下層、筋層、から成る。筋層の外側は腹膜で覆われている。

粘膜には、胃小窩（いしょうか）と呼ばれる微細な穴が無数に並んでいる。胃小窩の底には、胃腺（胃底腺）とよばれる管状の分泌腺が開口し、この腺が粘膜の最下層までのびている。この分泌腺からは、主に、塩酸と消化酵素のペプシノゲンが分泌される（胃液）。胃腺の細胞のうち、壁細胞(旁細胞)は塩酸を分泌し、主細胞はペプシンの前駆体であるペプシノゲンを分泌する。ペプシノゲンは、塩酸に会うと分解され、活性型のペプシンに変化する。

胃の幽門前庭部に存在するG細胞からは胃の消化活動を活発化させるホルモンであるガストリンが内分泌される。

胃の粘膜の表面をおおう副細胞は、塩酸の酸性とペプシンによる消化から細胞自身を守るため、粘液を分泌している。