双子叶植物的种类很多，但其茎的结构都有共同的规律，在横切面上，可以看到表皮（下图最外层细胞）、皮层（中间层细胞）、中柱（中心组织）三个部分。中柱（也称维管柱）是皮层以内的中轴部分，它由维管束、髓（下图中心的大片细胞）和髓射线等组成，中柱起源于原形成层，髓和髓射线起源基本分生组织。 

表皮位于幼茎的最外方，通常由一层细胞组成。表皮细胞为初生保护组织，细胞的外壁角化，形成角质膜，表皮上有少数气孔分布，有的植物还分化出表皮毛覆盖于外表。表皮这种结构上的特点，既能起到防止茎内水分过度散失和病虫侵入的作用，又不影响透光和通气，还能使茎内的绿色组织正常地进行光合作用。 

在表皮的内部，常有成束或成片的厚角组织分布，在一定程度上加强了幼茎的支持作用，厚角细胞和薄壁细胞中常含有叶绿体，故幼茎多呈绿色。有些植物茎的皮层中有分泌腔（如棉花、向日葵）、乳汁管（如甘薯）或其它分泌结构；有些植物茎中的细胞则有只含晶体和单宁（如花生、桃）。通常幼茎皮层的最内层细胞的细胞壁不像根中具有特殊的增厚结构，一般不形成内皮层。有些植物茎皮层的最内层细胞，富含淀粉粒，而被称为淀粉鞘。

髓和髓射线是中柱内的薄壁组织，位于幼茎中央部分的，称为髓；位于两个维管束之间连接皮层与髓的部分，称为髓射线。髓细胞体积较大，常含淀粉粒，有时髓中也有含晶体和含单宁的异细胞，故髓具有贮藏作用。髓射线的生理功能，除贮藏作用外，还可作为茎内径向输导的途径，以及一部分的髓射线细胞可变为束间形成层。木本幼茎的初生结构中，由于维管束互相靠近，髓射线很狭窄。

在草本双子叶植物幼茎横切面上，维管束呈椭圆形，各维管束之间距离较大，它们环形排列于皮层内侧。在立体结构中，各维管束是彼此交织贯连的。茎的维管束在发育过程中，其初生韧皮部是从原形成层的远轴区（外侧）开始的，由外至内进行向心发育。但初生木质部却从原形成层的近轴区（内侧）先开始形成原生木质部，然后进行离心发育，逐渐分化形成后生木质部，茎初生木质部的这种发育顺序称为内始式。这与根初生木质部的外始式发育顺序有根本的不同。

双子叶植物茎的维管束中，当初生结构形成后，在初生韧皮部与初生木质部之间，还保留一层分生组织细胞（上图中部深紫色细胞层），这是继续进行次生生长的基础。