Tievā zarna sastāv no trim dažādām daļām, kas ir divpadsmitpirkstu zarna, tukšā zarna un ileum. Divpadsmitpirkstu zarna veido tievās zarnas sākumu, un to piestiprina pie kuņģa ar pīlora sfinkteri. Salīdzinot ar pārējo tievo zarnu, divpadsmitpirkstu zarna ir īsa un plata, ar izteiktu C formu. Divpadsmitpirkstu zarnas anatomija atspoguļo faktu, ka tur notiek lielākā daļa gremošanas.
Divpadsmitpirkstu zarnas rupjo anatomiju var iedalīt četrās atsevišķās zonās. Tās nav atšķirīgas daļas, bet ir marķētas, lai aprakstītu, kur divpadsmitpirkstu zarnā notiek dažādas darbības. Četras divpadsmitpirkstu zarnas daļas ir augšējā daļa, lejupejošā daļa, horizontālā daļa un augšupejošā daļa. Katra daļa attiecas uz noteiktu divpadsmitpirkstu zarnas C formas apgabalu.
Divpadsmitpirkstu zarnas augšējo daļu sauc arī par pirmo daļu un divpadsmitpirkstu zarnas spuldzi. Tas ir apmēram 2 collas (5 cm) garš, un pirmās 3/4 collas (2 cm) ir mobilas. Tas ir unikāls divpadsmitpirkstu zarnas anatomijā, jo pārējā daļa ir nekustīga, piestiprināta pie vēdera sienas. Augšējā daļa veido C formas augšdaļu un sākas no pīlora sfinktera.
Dilstošā daļa vai otrā daļa ir garākā divpadsmitpirkstu zarnas anatomijas daļa. Tā ir vieta, kur gremošanas sulas no aizkuņģa dziedzera un aknām tiek iztukšotas divpadsmitpirkstu zarnā. Šajā daļā un divpadsmitpirkstu zarnas horizontālajā jeb trešajā daļā barība tiek sajaukta ar gremošanas sulām. Gremošanas sulā esošie enzīmi sadala pārtiku mazākās molekulās, kuras uzsūcas asinsritē no ileuma.
Divpadsmitpirkstu zarnas mikroskopiskā anatomija liecina, ka tās sienās ir četri slāņi, kas ir tādi paši kā pārējā tievās zarnas daļa. No divpadsmitpirkstu zarnas iekšpuses četri slāņi ir gļotāda, submucosa, muscularis propria un serosa. Brunnera dziedzeri atrodas divpadsmitpirkstu zarnas gļotādas slānī. Šie dziedzeri ražo gļotas, lai ieeļļotu divpadsmitpirkstu zarnas iekšējo sienu, kā arī minerālsāļus, lai neitralizētu pārtikas pH līmeni, kas no kuņģa nonāk divpadsmitpirkstu zarnā.
Divpadsmitpirkstu zarnas sienas ir ļoti salocītas un pārklātas ar sīkiem pirkstiem līdzīgiem izvirzījumiem, ko sauc par bārkstiņām. Šajās izvirzījumos ir gludie muskuļi, kas palīdz pārvietot pārtiku caur divpadsmitpirkstu zarnu, kā arī rūpīgi sajauc to ar gremošanas sulām. Daži gremošanas enzīmi tiek ražoti no šūnām, kas atrodas bārkstiņu galos.