肝細胞構成肝實質，是執行肝臟功能的主要細胞。肝細胞排列成單行，形成肝板。肝細胞具有多種功能。細胞的血竇面從血竇周圍間隙的血漿中吸收物質並排出其產物。細胞的膽管面將膽汁分泌到膽管中。大多數肝細胞的細胞核呈圓形，顏色較淺，核染色質稀疏，有壹個或多個核小體，這是合成活性細胞的特征。有些肝細胞（約 25%）有兩個核。有些肝細胞的核較大，顏色較深，通常含有多倍體 DNA。大約 10.8% 的人類肝細胞是四倍體，0.2% 的細胞是八倍體，而壹些動物的肝細胞具有更多的多倍體。當肝細胞增殖時（如部分肝切除術後），雙核細胞的數量會減少，而在肝臟再生完成後，雙核細胞的數量會逐漸增加。人類急性肝炎或動物肝臟病毒感染後，肝細胞核體積增大，多倍體細胞核增多。隨著年齡的增長，多倍體肝細胞的數量也會增加。壹般認為，雙核或多倍體肝細胞的功能更活躍。
肝細胞含有豐富的細胞器和內含物。細胞質中散布著許多線粒體，每個細胞約有 1,700 個，這些線粒體經常移動到更需要能量的部位，為細胞活動提供能量。饑餓、急性缺氧、中毒、肝炎或膽汁淤積會導致線粒體腫脹甚至變性，或出現巨線粒體。老齡動物的線粒體脊減少並空泡化。線粒體更新很快，半衰期約為 10.5 天。退化的線粒體與溶酶體融合並被消化。肝細胞也有較多的溶酶體，主要分布在膽管和高爾基復合體附近，通常含有色素和退化的細胞器等。溶酶體在細胞結構更新和維持細胞正常功能方面起著重要作用，還參與膽色素代謝、鐵的運輸和儲存。在溶血性疾病中，溶酶體中有大量含鐵的血色素。在阻塞性黃疸中，溶酶體參與膽色素的轉運，膽色素被肝細胞從膽管吸收，並通過溶酶體轉運到血竇，然後排入竇周間隙。溶酶體在饑餓、肝炎、缺氧或膽固醇增加時會增加。肝細胞中過氧物酶體的數量約為線粒體的 1/4，過氧物酶體的基質主要含有過氧化物酶和其他多種氧化酶。過氧化物酶體表面膜通透性大，底物進入體內後被相應的酶氧化，中間產物--過氧化氫被過氧化氫酶或過氧化物酶分解，形成水分子和氧分子，以消除過量過氧化氫對細胞的毒害作用。過氧化物酶體還與脂質、乙醇和糖原異構化的代謝有關。某些降脂藥物會增加過氧化物酶體，這被認為與降低血脂有關。人類肝細胞過氧物酶體沒有類核體，而壹些哺乳動物肝細胞過氧物酶體有類核體。每個肝細胞約有 50 個高爾基復合體，大多位於膽管附近的細胞質中。高爾基復合體與肝細胞的分泌功能有關，其囊泡通常含有密度很低的脂蛋白。肝細胞合成的蛋白質和脂蛋白在高爾基復合體中儲存和處理，並通過囊泡運輸到血竇表面，釋放到竇周空間。肝細胞的微絲和微管大多分布在細胞的邊緣部分，微絲延伸至微絨毛。微絲和微管是細胞的支架，但也與細胞的分泌活動有關。酒精或某些藥物誘發細胞病變時，微絲和微管的蛋白質聚合出現障礙，會導致細胞分泌功能受損。