Le cellule di Langerhans al TEM appaiono come dendritiche, prive di tonofilamenti e desmosomi; il nucleo si presenta in una forma irregolare. L'apparato di Golgi è molto esteso e sono presenti numerose vescicole endosomiali. Contengono inoltre organelli citoplasmatici specifici chiamati granuli di Birbeck con una caratteristica forma a "racchetta" la cui testa contiene materiale elettrontrasparente, mentre il manico presenta una membrana ispessita con un addensamento centrale. Il ruolo di tali organelli non è ancora chiaro, ma sembra siano coinvolti nei processi di endocitosi.