L'ansa di Henle è costituita da un segmento discendente sottile e da un segmento ascendente spesso. Il segmento sottile è costituito da cellule epiteliali piatte, con scarso citoplasma, un orletto a spazzola sul lato luminale poco sviluppato e pochi mitocondri che denotano una bassa attività metabolica a differenza delle cellule del tubulo prossimale. Il segmento discendente sottile è molto permeabile all'acqua (ne viene riassorbita il 20% del carico filtrato) ma poco permeabile a tutti gli altri soluti che vengono assorbiti per diffusione. Il segmento spesso dell'ansa di Henle è costituito da cellule più grandi, di forma cubica e ad elevata attività metabolica, pressoché impermeabili all'acqua, riassorbono invece discrete quantità (25% del carico filtrato) di sodio, cloro e potassio ma anche calcio, magnesio che diffondono per via paracellulare poiché il simporto Na+/2Cl-/K+ determina un lieve rientro di ioni K+ nel lume tubulare, sufficiente a determinare un eccesso di cariche positive.