惡性組織細胞瘤為具有多形性的高度細胞性腫瘤，有些細胞有伸長成梭形的胞核，排列成交織漩渦樣方式，胞質極少。因此，這些細胞呈成纖維細胞樣，其間可見少量膠原。另一些細胞呈多角形，有不規則形核和多量嗜酸性或空泡化胞漿。此種細胞呈組織細胞樣。其中有些細胞，由于儲有脂質，空泡化很明顯，呈泡沫細胞樣。此外，尚見呈奇異、大而染色深的多核巨細胞。核絲分裂象常見，有些呈非典型性。細胞Vimentin染色陽性。
惡性組織細胞瘤有多種亞型：黏液樣、炎癥性，血管瘤樣和巨細胞性。
1.黏液樣亞型 細胞相對少的大片區域見寬的間隙，梭形和星狀細胞位于富有酸性黏多糖的基質內。
2.炎癥性亞型 可見彌漫性致密的中性粒細胞浸潤，無組織壞死伴發。在有些炎癥性惡性組織細胞瘤中，可見如像在纖維黃色肉瘤中所見到的許多泡沫細胞和含脂質的奇異巨細胞。
3.血管瘤樣亞型 囊腫樣間隙內有大片出血區，附近血管性間隙顯著。
4.巨細胞亞型 除多形性惡性型巨細胞外，尚見有胞漿豐富和胞核大小一致的破骨細胞樣巨細胞。