松果体表面被以由软脑膜延续而来的结缔组织被膜，被膜随血管伸入实质内，将实质分为许多不规则小叶，小叶主要由松果体细胞、神经胶质细胞和神经纤维等组成。松果体细胞是松果体内的主要细胞。在松果体细胞之间还可见到一些圆形、卵圆形或不规则形钙化颗粒，称为脑沙。其成分主要为磷酸钙和碳酸钙，脑沙一般出现在青春期后，其量随年龄而增加，脑沙的功能意义尚不清楚，有人认为，脑沙的数量可能反映其过去分泌激素的活动情况。
松果体的神经主要来自预交感神经节节后纤维，神经末梢主要止于血管周围间隙，少量止于松果体细胞之间，有的与细胞形成突触。松果体的功能尚不十分了解。一般认为，人的松果体能合成、分泌多种生物胶和肽类物质，主要是调节神经的分泌和生殖系统的功能，而这种调节具有很强的生物节律性，并与光线的强度有关。松果体细胞交替性地分泌褪黑激素和5-羟色胺，有明显的昼夜节律，白昼分泌5-羟色胺，黑夜分泌褪黑激素，褪黑激素可能抑制促性腺激素及其释放激素的合成与分泌，对生殖起抑制作用。
松果体分泌的激素——褪黑激素能够影响和干预人类的许多神经活动，如睡眠与觉醒、情绪、智力等。很显然，松果体在神经信号与激素信号之间扮演着“中介人“的角色,因此，松果体在人体内执行着一个神经——激素转换器的功能。
现代生物的松果体都有一定程度的退化，其中人类属于退化较多的一类，自然界中的动物能对自然灾害提前作出反应，而人类通常毫无察觉，因此有人猜测松果体掌管着预感能力，而人类的这一能力退化了；也有人根据松果体能对光波做出反应，推测松果体同样能对某些射线做出特殊反应。此外，古时的神职人员常在头冠上对应松果体的部位镶嵌较大颗粒的宝石，进行占卜等仪式时，会让光线射向印堂或眉心天灵等处，皆指向松果体；眉心一直被当作精神力集中的地方。