心臟及血管是循環系統的主要組成部分，血液的循環還應包括血液的組成部分在組織間、細胞周圍環境中的循環過程，及淋巴系統。

循環系統的主要功能包括：代謝物質的運輸功能。循環系統將代謝原料運送到組織細胞，再將組織細胞的代謝產物運送到相應的器官參與進一步代謝或排出體外；維持組織、器官結構及功能的穩定。機體的組織器官結構處在一個動態平衡的狀態。水及電解質等物質不僅是細胞或器官的重要組成結構，而且對功能有著不同程度的影響。循環系統在穩定這個平衡狀態方面起著重要作用；參與機體功能調整：循環系統運送各內分泌腺體分泌的激素至相應的靶細胞，實現機體的體液調節。同樣，循環系統通過運送其他功能調節物質，如炎癥介質等，參與機體反應調節過程。循環系統將整個機體的各個組織器官有機地聯系在一起，對機體內環境起著平衡協調、功能穩定和應激反應的功能。

心臟是由心肌組織、瓣膜結構、傳導系統及功能輔助結構組成的空腔器官，是循環運動的主要動力來源。在整個生命過程中，心臟不斷地進行周期性收縮、舒張運動，為血流運動提供能量，保持血流按照一定方向運動。心室的收縮首先是為心室內的血液提供一定的壓力。在瓣膜的控制下，血液在壓力的作用下被射入主動脈。心臟收縮產生的能量也轉移至動脈系統。心室的舒張經由心房將壓力的變化傳遞給靜脈系統，形成靜脈血液回流必要的壓力梯度，同樣也是為血流運動提供能量的過程。心房的收縮舒張功能雖不似心室功能突出，但在保證心室充盈及維持靜脈回流方面起到重要的作用。心臟之所以能夠進行這樣不斷有序、協調地收縮舒張交替運動，是因為心肌細胞的自主興奮節律性和特殊傳導系統將這種興奮在心房與心室之間、細胞與細胞之間迅速、有序、規律地傳播。任何影響這個規律性和收縮舒張程度的因素都會改變心臟的功能狀態和血流運動的形式和狀態。心臟還具有通過神經和體液調節的方式影響其他器官功能的作用。

主動脈和大動脈的管壁較厚，富含彈性纖維。當接受來自左心室射出的高壓力血液后，主動脈和大動脈內壓力增加。在壓力作用下，動脈被動擴張，容積增大，緩沖了一部分壓力，同時儲存了部分血液。當動脈瓣膜關閉后，動脈壁在自身彈性力量作用下，將儲存在管腔內的血液繼續送往外周血管。不僅保證了在舒張期外周有足夠的血流量，而且保證了在舒張期動脈內一定的壓力。這就是為什么舒張期動脈壓力遠遠高于左心室壓力的原因。隨著動脈不斷向外周伸展，動脈管腔逐漸變小，管壁逐漸變薄，管壁中的彈性纖維逐漸減少，而平滑肌的成分逐漸增多。動脈系統中最細的部分為微動脈，內徑僅為20～30μm。微動脈是動脈系統內血流阻力形成的主要部位。微動脈管壁上仍然有完整的平滑肌，微動脈收縮舒張的調整對機體局部組織的血流分布或器官的血液灌注起著重要的調節作用。一些部位的微動脈還可再分支為后微動脈。后微動脈管壁中平滑肌細胞逐漸稀疏。通常被認為是微動脈向毛細血管的過渡血管。

毛細血管通常由微動脈或后微動脈垂直分出，形成毛細血管網，再匯入微靜脈。在毛細血管的起始部有平滑肌環繞，稱為毛細血管前括約肌。毛細血管管腔極小，但由于數量多，總的橫截面積最大，血液在毛細血管中的流動速度也非常緩慢。毛細血管壁很薄，僅由一層扁平內皮細胞和基底膜構成。毛細血管壁有較高的通透性，是物質交換的場所。由于毛細血管與機體局部組織功能及代謝之間的緊密聯系，不同部位的毛細血管分布和分支組成可以有所不同，毛細血管的數量也不同。微動脈或后微動脈與毛細血管前括約肌對局部的毛細血管網內的血流起著開放或關閉的調節作用。毛細血管網的開放與關閉主要與局部組織代謝的程度相關。在安靜情況下，骨骼肌中大約只有20%的毛細血管網處于開放狀態。同一組織內不同部位的毛細血管網呈交替的開放與關閉狀態，以調整局部血流量與局部組織代謝水平相適應。

微靜脈收集毛細血管網中的血液。微靜脈管徑逐步增大，管壁中平滑肌細胞逐漸增多。匯入小靜脈后，管壁已經是完整的平滑肌層。微靜脈和小靜脈的收縮與舒張對局部毛細血管血流運動起著調節作用，被稱為毛細血管后阻力血管。與動脈系統相比，靜脈系統的血管口徑較大，管壁較薄。從而，靜脈系統的容積較大，而且較小的壓力變化就可導致較大的容積改變。換言之，較大的循環容量變化在靜脈系統的調節作用下可以不引起嚴重的壓力改變。靜脈系統的這種調節作用有著重要的生理意義。靜脈經由腔靜脈回到右心房。在心室舒張功能的作用下，右心房保持在一個較低的壓力水平，維持了靜脈血液回流所必需的壓力差。可見，心臟的舒張功能，也同樣為血流運動提供必要的能量。

循環系統最根本的職能是實現血液與組織間的物質交換。在局部組織內部，細胞之間的間隙被稱為組織間隙。組織間隙被組織液所填充，形成細胞周圍環境。細胞通過細胞膜與組織液進行物質交換，而組織液則通過毛細血管與血液進行物質交換。在局部毛細血管網，血液與組織液通過擴散、吞咽、濾過和重吸收等方式進行物質交換。這個交換過程是一個動態的循環過程，保持了血液與組織液的平衡狀態。

淋巴系統是實現組織液向血液回流的重要組成部分。淋巴系統由毛細淋巴管開始，起始于組織間隙。毛細淋巴管以末端膨大的形式起始于組織間隙，相互連接，逐漸形成毛細淋巴管網。毛細淋巴管由單層內皮細胞構成，相鄰的內皮細胞邊緣相互覆蓋，具有向管腔內開放的單向開放的活瓣功能。毛細淋巴管逐漸匯合成為較大的淋巴管。在集合淋巴管的管壁中已經有完整的平滑肌層，較大的淋巴管內有瓣膜，保持淋巴液的單方向運動。淋巴系統主要收集組織液中較大分子的物質，如蛋白質、紅細胞、細菌及其他微粒。通常情況下，這些物質無法通過毛細血管進入血液。腸道內吸收的脂肪和其他營養物質也主要是通過淋巴管運輸至血液。同時，淋巴系統在保持血液與組織液動態平衡方面也起到重要作用。此外，淋巴系統通過清除組織中細菌等有害物質、淋巴結和淋巴細胞的參與免疫功能，起到機體防御屏障作用。