مثانه یک اندام عضلانی توخالی قابل اتساع است که بر روی کف لگن قرار دارد. ادرار از راه حالب‌ها (میزنای) وارد مثانه می‌شود و از راه پیشابراه از مثانه خارج می‌شود.
در مردان کف مثانه در میان راست روده و محل اتصال دو استخوان عانه یا پوبیس در جلوی لگن (سمفیز پوبیس) قرا دارد. مثانه بالاتر از پروستات قرار دارد، یک فضای خالی بنام حفره پشت مثانه (رترووزیکال) آن را راست‌روده جدا می‌کند.
در زنان مثانه در زیر رحم و درجلوی واژن قرا دارد و حفره مثانه‌ای- رحمی آن را از رحم جدا می‌کند. مثانه در نوزادان وکودکان کم‌سن حتی هنگامی که خالی است بالاتر و درون شکم قرار می‌گیرد.
"عضله دتروسور" لایه‌ای از دیواره مثانه را تشکیل می‌دهد و از فیبرهای عضلانی صاف ساخته شده است که به صورت نوارهای مارپیچی، افقی، و دایره‌ای قرار می‌گیرند. هنگامی که دیواره مثانه به علت وارد شدن ادرار کشیده می‌شود، پیام عصبی حاصل به دستگاه عصبی پاراسمپاتیک (بخشی از دستگاه عصبی خودکار) باعث می‌شود که فرمان انقباض عضله دتروسور صادر شود.
انقباض این عضله باعث خروج ادرار از پیشابراه می‌شود.
برای اینکه ادرار از مثانه خارج شود، باید دو دریچه یا اسفنکتر باز شوند، یکی اسفنکتر داخلی که تحت کنترل دستگاه عصبی خودمختار است، و دیگری اسفنکتر خارجی که به طور ارادی باز و بسته می‌شود. مشکلاتی که در عضلات این دریچه‌ها به وجود می‌آید ممکن است به بی‌اختیاری ادراری منجر شود.
اگر میزان ادرار به 100 درصد ظرفیت مثانه برسد، عضله ارادی مثانه حالت غیرارادی پیدا می‌کند و ادرار فورا به خارج سرریز می‌کند.
مثانه معمولا 300 تا 350 میلی‌لیتر ادرار را در خون نگهداری می‌کند؛ مثانه یک فرد بزرگسال حداکثر تا 500 میلی‌لیتر می‌تواند ادرار را در خود نگهدارد که 15 برابر حجم خالی آن است.
برخی از متخصصان هم می‌گویند مثانه تا یک لیتر ادرار را می‌تواند در خود جای دهد، اما این میزان از فردی به فرد دیگر متفاوت است. هنگامی که ادرار تجمع پیدا می‌کند، چین‌های پوشش درونی آن صاف و دیواره مثانه با کشیده‌شدن آن نازک می‌شود، مثانه امکان پیدا می‌کند تا مقدار بیشتری ادرار را درون خود نگهدارد.
میل به ادرار کردن معمولا هنگامی شروع می‌شود که حجم ادرار آن به حدود 125 درصد حجم کاری مثانه برسد. در این مرحله در صورتی که فرد بخواهد می‌تواند به آسانی در مقابل میل به ادرار کردن مقاومت کند. با ادامه پر شدن مثانه، میل به ادرار کردن قوی‌تر می‌شود و نادیده‌گرفتن آن سخت‌تر می‌شود نهایتا مثانه تا حدی پر می‌شود که میل به ادرار کردن مقاومت‌ناپذیر می‌شود، و فرد دیگر نمی‌تواند آن را نادیده بگیرد.
پوشش داخلی مثانه از نوع "اپی‌تلیوم ترانزیشنال" است که ترشحات مخاطی تولید نمی‌کند.
