La superficie interna del digiuno, la sua membrana mucosa, è ricoperta di estroflessioni chiamate villi intestinalli, che aumentano l'area superficiale disponibile per l'assorbimento di sostanze nutritive contenute nell'intestino. Le cellule epiteliali che formano i villi a loro volta presentano ulteriori microvilli. Il trasporto di sostanze nutritive attraverso l'epitelio di digiuno ed ileo comprende il trasporto passivo di fruttosio ed il trasporto attivo di amminoacidi, piccoli peptidi, vitamine e gran parte del glucosio. I villi intestinali del digiuno sono più lunghi che nel duodeno o nell'ileo.