1. Slimhinne: Det innerste laget av tykktarmen er slimhinnen. Den er foret med epitelceller som absorberer vann og elektrolytter, og produserer slim for å beskytte tarmslimhinnen. Slimhinnen inneholder også kjertler som skiller ut fordøyelsesenzymer og hormoner.
2. Submucosa: Submucosa er et lag av bindevev som ligger under slimhinnen. Den inneholder blodårer, lymfekar og nerver. Submucosa inneholder også Meissners plexus, et nettverk av nerver som kontrollerer muskelbevegelsene i tykktarmen.
3. Muscularis externa: Muscularis externa er et lag med glatt muskulatur som ligger under submucosa. Det er ansvarlig for de peristaltiske sammentrekningene som flytter mat gjennom tykktarmen. Muscularis externa inneholder også Auerbachs plexus, et nettverk av nerver som kontrollerer de generelle muskelbevegelsene i tykktarmen.
4. Serosa: Det ytterste laget av tykktarmen er serosa. Det er et tynt lag med bindevev som dekker muscularis externa. Serosaen beskytter tykktarmen mot infeksjon og slitasje.