Microscopicamente, la neoplasia si localizza quasi sempre nelle porzioni periferiche del polmone: può presentarsi come un nodo unico o più frequentemente sotto forma di nodi multipli e diffusi che, talvolta, confluiscono a formare aree di consolidamento simil-polmonitiche.I noduli parenchimali hanno colore grigiastro ed un aspetto translucido e mucoide, quando è presente secrezione; altrimenti, appaiono come aree solide grigio-biancastre che, all'esame macroscopico, possono simulare una polmonite.Dal punto di vista istologico questa neoplasia è caratterizzata da tipiche cellule epiteliali alte, di forma cilindrica o cubica, che si dispongono a rivestire i setti alveolari con numerose formazioni papillari ramificate.Le cellule neoplastiche spesso contengono abbondanti secrezioni mucose. Il grado di anaplasia è molto variabile, ma, per la maggior parte, sono tumori ben differenziati, che tendono a conservare la primitiva architettura alveolare. Dal punto di vista strutturale, i carcinomi bronchioloalveolari sono eterogenei, potendo essere costituiti da cellule bronchiolari muco-secernenti, cellule di Clara o, raramente, da pneumociti di secondo tipo.