I gastrinomi si presentano come masse solide, bianco-grigiastre o giallastre, diffuse ai tessuti circostanti o talora confinate all'interno di una pseudocapsula. La massa tumorale può presentare una necrosi interna e, nei casi di prossimità al canale intestinale, ulcerazione della parete luminale (adiacente al canale). L'osservazione istologica permette di distinguere cellule uniformi disposte a formare trabecolature (disposizione "a palizzata") o strutture pseudo-ghiandolari. I nuclei cellulari hanno un aspettato sfumato, regolare e simmetrico, mentre il citoplasma può presentare strutture endosomiali secretive contenenti gastrina (dimostrabile con colorazioni o ricerche immunometriche specifiche) ma anche polipeptide pancreatico, insulina e talora somatostatina. Nel contesto tumorale è anche possibile riconoscere psedo-rosette perivascolari (cellule disposte a raggiera ammassate intorno ai vasi).