Bubreg je na presjeku podijeljen na spoljašnju koru (korteks), u kojoj se nalaze glomeruli i zavijeni dijelovi tubula, i unutrašnju srž (medulu), organizovanu u piramide, u kojima leže prave (nezavijene) petlje nefrona i sabirni kanalići.

Nefron. Osnovna funkcionalna jedinica bubrega, oko milion po bubregu, sastoji se od bubrežnog tjelešca i niza tubula. Bubrežno (Malpigijevo) tjelešce čine glomerul, klupko kapilara sa fenestriranim endotelom, i Bowmanova čaura koja ga okružuje: spoljašnji, parijetalni list čaure je jednoslojni pločasti epitel, dok se unutrašnji, visceralni list sastoji od podocita, specijalizovanih ćelija koje svojim nožnim nastavcima obavijaju kapilare glomerula. Filtraciona barijera bubrega je izgrađena od tri sloja: fenestriranog kapilarnog endotela, zajedničke bazalne membrane, i uskih filtracionih proreza između nožnih nastavaka podocita. Između kapilarnih petlji glomerula, sa suprotne strane od podocita, leže mezangijalne ćelije, koje pružaju strukturnu potporu kapilarama, čiste filter od zaostalih proteinskih naslaga, i svojom kontrakcijom mogu mijenjati protok kroz pojedine kapilare.

Nefroni se, prema dužini svoje Henleove petlje, dijele na dva tipa. Kortikalni nefroni, oko 85 posto svih nefrona, imaju kratku petlju koja jedva zalazi u srž bubrega. Jukstamedularni nefroni, preostalih 15 posto, imaju dugu petlju koja duboko prodire u srž, a njihove prateće kapilare, vasa recta, pružaju se paralelno sa petljom i, protivstrujnim mehanizmom, čuvaju osmotski gradijent srži bubrega neophodan da se mokraća zgusne.

Tubularni sistem. Iz Bowmanove čaure izlazi proksimalni zavijeni (konvolutni) tubul, obložen jednoslojnim kubičnim epitelom sa izraženom četkastom ivicom mikrovila, najduži dio nefrona i glavno mjesto reapsorpcije filtrirane tečnosti. Slijedi Henleova petlja, koja se spušta u srž bubrega: tanki silazni krak (pločasti epitel) i tanki uzlazni krak prelaze u deblji uzlazni krak (kubični epitel) na povratku prema kori. Distalni zavijeni tubul je, za razliku od proksimalnog, obložen kubičnim epitelom bez četkaste ivice. Na mjestu gdje distalni tubul dodiruje aferentnu arteriolu istog nefrona, formira se jukstaglomerularni aparat: macula densa, specijalizovane, gusto zbijene ćelije zida distalnog tubula koje osjete koncentraciju natrijum-hlorida u tečnosti, i jukstaglomerularne ćelije, modifikovane glatkomišićne ćelije u zidu aferentne arteriole koje luče renin. Više distalnih tubula se uliva u sabirne kanaliće, obložene glavnim (principal) ćelijama, koje regulišu reapsorpciju vode i natrijuma, i interkalarnim ćelijama, koje učestvuju u regulaciji kiselo-bazne ravnoteže.