牙髓是疏松结缔组织，其中成纤维细胞称为牙髓细胞。成牙本质细胞位于牙髓周围与前期牙本质相连处。巨噬细胞和未分化的间充质细胞，通常在炎症时发挥作用。能形成第三期牙本质的细胞被称为未分化的间充质细胞、多潜能间质细胞，属于牙髓干细胞，有多向分化的潜能。

牙髓在牙发育完成后，随着年龄的增长不断形成继发性牙本质，出现退行性改变。牙髓内的神经常反应为痛觉，而不能区分冷、热、压力及化学变化，因为牙髓缺乏对这些刺激的感受器，同时还缺乏定位能力，故牙髓炎患者不能准确指出痛牙的部位。牙髓有修复再生的能力，但能力有限。