Livmoderen er et pæreformet organ med tykke vægge, der måler syv centimeter i længden og vejer 30 gram hos en ugravid kvinde i de sidste teenageår. Det har en knaplignende nederste ende, livmoderhalsen, der går over i den pæreformede større del, kaldet korpus. Korpus udgør ca. tre fjerdedele af livmoderen. Der er et fladt, trekantet formet hulrum i livmoderen. Ved termin er livmoderen en stor, tyndvægget, hul, elastisk, væskefyldt cylinder, der måler ca. 30 centimeter i længden, vejer ca. 1.200 gram (2.6 pund) og har en kapacitet på 4.000 til 5.000 milliliter (4,2 til 5,3 quarts).
Den større livmoder som følge af graviditet skyldes en markant stigning i antallet af muskelfibre, blodkar, nerver og lymfekar i livmodervæggen. Der sker også en fem- til ti-dobbelt forøgelse af den enkelte muskelfibers størrelse og en markant udvidelse af blod- og lymfekarrenes diameter.
I de første uger af graviditeten er livmoderens form uændret, men organet bliver gradvist blødere. I 14. uge danner det en fladtrykt eller oblat kugleformet sfæroid. Den fibrøse cervix bliver bemærkelsesværdigt blødere og får en beskyttende slimprop i sit hulrum, men ellers ændrer den sig kun lidt før fødslen. Den nederste del af korpus, isthmus, bliver først forlænget og strækker sig derefter, efterhånden som livmoderindholdet kræver mere plads, og folder sig ud og danner en skålformet formation kaldet det nederste livmodersegment. Livmoderhalsens fibrøse natur gør, at den modstår denne udfoldning.
Uterusvæggen strækkes og udtyndes under graviditeten af det voksende konceptus, som hele undfangelsesproduktet kaldes, og af den væske, der omgiver det. Ved terminen forvandler denne proces livmoderen til en elastisk, væskefyldt cylinder. Det er først sent i graviditeten, at livmoderhalsen gradvist bliver tyndere og blødere; under fødslen udvider den sig for at lade spædbarnet passere.
I takt med at graviditeten skrider frem, stiger livmoderen ud af bækkenet og fylder bughulen. Det er top-tungt nær terminen, så det falder fremad og på grund af den store tarm i venstre side roterer det til højre. Den trykker på mellemgulvet og skubber de andre organer til side. Livmoderen kan synke nedad i bækkenet flere uger før termin i en proces, der er kendt som lettelse eller fald. Dette sker, når fosterhovedet synker ned i bækkenet. Hos nogle kvinder, især dem, der har født børn, sker der ikke en lettelse, før fødslen begynder. Lightening kan være umulig hos kvinder, der har et unormalt lille bækken, et for stort foster eller et foster, der ligger i en unormal stilling.
I kort tid efter befrugtningen ligger konceptus, en lillebitte bobleformet struktur kaldet blastocyst, ubundet i livmoderhulen. De celler, der skal blive til embryonet (den embryonale skive), danner et fortykket lag på den ene side af boblen. Andre steder består boblens vægge af et enkelt lag celler; disse celler er trophoblasten, som har en særlig evne til at sætte sig fast på og trænge ind i livmodervæggen. Trophoblasten spiller en vigtig rolle senere i udviklingen af placenta eller efterfødslen. Konceptus kommer i kontakt med livmoderslimhinden omkring den femte eller sjette dag efter befrugtningen. Efter kontakten falder blastocysten sammen og danner en afrundet skive med den embryonale masse på overfladen og trophoblasten mod endometrium (livmoderslimhinden). Den del af trophoblasten, der er i kontakt med endometrium, vokser ind i og invaderer det moderlige væv. Den samtidige opløsning af endometriet gør det muligt for konceptus at synke ned i livmoderslimhinden.
Snart er hele blastocysten begravet i endometriet. Proliferation af trophoblasten over den del af den kollapsede boble, der ligger over for embryoet, er en del af implantationsproceduren, som er med til at dække blastocysten. Efter nogle få dage dannes der et hulrum, der har samme forhold til den embryonale skive som blastocysthulen tidligere havde; dette hulrum bliver det væskefyldte chorionhulrum, der indeholder embryoet. I sidste ende vil den indeholde fostervæsken, der omgiver fosteret, selve fosteret og navlestrengen.
Kropsstilken, der bliver til navlestrengen, begynder derefter at adskille embryoet fra syncytiotrophoblasten, det ydre lag af trophoblasten, der ligger mod endometrium; den indre foring af trophoblasten kaldes cytotrophoblasten. Efterhånden som syncytiotrophoblasten bevæger sig ind i endometrium, omslutter den små grene af livmoderens arterier, der indeholder moderblod. Erosion af endometriet omkring disse blodsinenser gør det muligt for dem at åbne sig ind i de små hulrum i trophoblasten. Cytotrophoblasten, som beklæder hulrummet, danner fingre af prolifererende celler, der strækker sig ind i syncytiotrophoblasten. Når moderkagen er udviklet, vil disse fingre være kernen i de rodlignende placentavillerne, strukturer, der vil trække næringsstoffer og ilt fra moderblodet, som bader dem. Dette er det første skridt i den uteroplacentale cirkulation, som forsyner fosteret med al den næring, der er nødvendig for liv og vækst, og fjerner affaldsprodukter fra det. I den tredje uge af graviditeten danner syncytiotrophoblasten et enkelt cellelag, der dækker de voksende villi og beklæder de syncytielle lakunaer eller små hulrum mellem villiene. Konceptet er begravet i endometriet, og hele dets overflade er på dette tidspunkt dækket af villi under udvikling. Den største del af chorionvæggen er nu cytotrophoblast. Fingre af cytotrophoblast i form af cellemasser strækker sig ind i det syncytiale lag. Kort efter vokser et lag bindevæv, eller mesoderm, ind i villiene, som nu danner forgreninger, når de spreder sig ud i de blodfyldte rum i endometriet ved siden af konceptus.
I slutningen af den tredje uge er de chorionvilli, der danner den ydre overflade af chorionsækken, dækket af et tykt lag cytotrophoblast og har en bindevævskerne, inden for hvilken embryonale blodkar begynder at udvikle sig. Karrene, der udspringer af æggeblommesækken, er forbundet med det primitive vaskulære system i embryoet. Efterhånden som væksten skrider frem, begynder laget af cytotrophoblast at gå tilbage. Det forsvinder i den femte graviditetsmåned.
Endometriumlaget tættest på det indtrængende konceptus danner med rester af den invaderende syncytiotrophoblast en tynd celleplade, kendt som decidua basalis, den maternelle komponent af den modne placenta; den afstødes, når placenta udstødes. Den føtale del af placenta – villiene og de tilhørende blodkar – er adskilt fra decidua basalis af et laklignende legeme af flydende blod. Denne pulje blev skabt ved sammenvoksning af de intervilløse rum. De intervilløse rum blev til gengæld dannet af de syncytiale lakuner i den unge konceptus. Moderblodet kommer ind i denne blodmasse fra livmoderarteriernes forgreninger. Puljen drænes af livmoderens vener. Den er så kvalt af sammenblandede villi og deres forgreninger, at dens kontinuitet går tabt ved en grov inspektion.
Chorionhulen indeholder den væske, som embryoet flyder i. Efterhånden som dens skal eller ydre overflade bliver større, bliver decidua capsularis, som er den del af endometriet, der er vokset over den side af konceptus, der er væk fra embryoet (dvs. den abembryonale side) efter implantation, tyndere. Efter ca. 12 uger forsvinder villierne på denne side, som er den side, der er rettet mod livmoderhulen, og efterlader det glatte chorion, der nu kaldes chorion laeve. Chorion frondosum er den del af konceptus, der dannes i takt med, at villiene vokser sig større på den side af chorionskallen, der ligger ved siden af livmodervæggen. Den diskusformede placenta udvikler sig fra chorion frondosum og decidua basalis.
Den normale placenta er ved terminen en skiveformet struktur på ca. 16 til 20 centimeter i diameter, tre eller fire centimeter tykkelse på den tykkeste del og vejer mellem 500 og 1.000 gram (1,1 og 2,2 pund). Den er tyndere i kanten, hvor den er forbundet med det membranlignende chorion, som breder sig ud over hele livmoderens indre overflade og indeholder fosteret og fostervandet. Amnion, en tyndere membran, klæber til og dækker den indre overflade af chorion. Den indre eller føtale overflade af moderkagen er skinnende, glat og gennemskåret af en række forgrenede føtale blodkar, der samles på det punkt – sædvanligvis i midten af moderkagen – hvor navlestrengen hæfter sig fast. Den maternelle eller uterine side af moderkagen, der er dækket af den tynde, skællende decidua basalis, en afstøbt del af livmoderslimhinden, er ru og purpurrød og har et råt udseende. Når moderkagen skæres over på tværs, ses dens indre at bestå af en blød, crepelagtig eller svampet matrix, hvorfra man kan presse halvfast eller størknet blod, der er fanget, når den er skilt fra den livmodervæg, som den var fastgjort til. En nærmere undersøgelse viser, at villierne og deres forgreninger danner en træagtig masse i den store blodsø i det intervilløse rum. Forankringsvilli strækker sig udad fra den føtale side og smelter sammen med decidua basalis for at holde organets form. Andre, algelignende, svæver frit i blodsøen. Delende skillevægge, der er dannet af trophoblastskallen, rager ud i det intervilløse rum fra decidual-siden. De opdeler placenta i 15 eller 20 rum, som kaldes cotyledoner.
Det moderlige blod strømmer fra uteruskarrene ind i den trophoblastbeklædte intervilløse blodsø. Inden for hver villus findes et blodkarnetværk, der er en del af fostrets kredsløbssystem. Blodet i villuskarret cirkuleres af fosterets hjerte. Blodkarvæggen, bindevævet i villuskernen og den syncytiotrophoblast, der dækker villus, ligger mellem fosterets og moderens blodkredsløb. Dette er kendt som placentabarrieren. Efterhånden som graviditeten skrider frem, bliver fosterets blodkar større, bindevævet strækker sig over dem, og det syncytiotrophoblastiske lag bliver fragmentarisk. Som følge heraf bliver placentabarrieren meget tyndere. Normalt kan blodceller og bakterier ikke passere igennem den, men næringsstoffer, vand, salt, virus, hormoner og mange andre stoffer, herunder mange lægemidler, kan filtrere igennem den.