組織学的には動脈瘤の壁構造により真性動脈瘤と仮性動脈瘤に分類される。
真性動脈瘤は，瘤部に内膜，中膜，外膜の3層構造が保たれている動脈瘤である。
仮性動脈瘤は動脈壁が破綻し破綻部から内膜が外側に膨らんで瘤を形成する動脈瘤である。瘤部の壁は周囲の結合組織と内膜により構成され，中外膜は存在しない。
形状により，動脈壁が全周性に拡張した紡錘型動脈瘤と，動脈壁の一部分が脆弱となり一側のみに突出した嚢状動脈瘤に分類される。