Plonoji žarna susideda iš trijų skirtingų dalių – dvylikapirštės žarnos, tuščiosios žarnos ir klubinės žarnos. Dvylikapirštė žarna sudaro plonosios žarnos pradžią ir yra prijungta prie skrandžio pyloriniu sfinkteriu. Palyginti su likusia plonosios žarnos dalimi, dvylikapirštė žarna yra trumpa ir plati, turi ryškią C formą. Dvylikapirštės žarnos anatomija atspindi tai, kad joje vyksta daugiausia virškinimo.
Bendrą dvylikapirštės žarnos anatomiją galima suskirstyti į keturias atskiras sritis. Tai nėra atskiros dalys, bet buvo paženklintos, kad apibūdintų, kur dvylikapirštėje žarnoje vyksta skirtingi veiksmai. Keturios dvylikapirštės žarnos dalys yra viršutinė dalis, nusileidžianti dalis, horizontalioji dalis ir kylanti dalis. Kiekviena dalis nurodo tam tikrą dvylikapirštės žarnos C formos sritį.
Viršutinė dvylikapirštės žarnos dalis taip pat vadinama pirmąja dalimi ir dvylikapirštės žarnos svogūnėliu. Jis yra maždaug 2 colių (5 cm) ilgio, o pirmosios 3/4 colio (2 cm) yra mobilios. Tai unikalu dvylikapirštės žarnos anatomijoje, nes likusi jos dalis yra nejudanti, pritvirtinta prie pilvo sienos. Viršutinė dalis sudaro C formos viršūnę ir prasideda nuo pylorinio sfinkterio.
Nusileidžianti dalis arba antroji dalis yra ilgiausia dvylikapirštės žarnos anatomijos dalis. Čia virškinimo sultys iš kasos ir kepenų išleidžiamos į dvylikapirštę žarną. Šioje dalyje ir horizontalioje arba trečiojoje dvylikapirštės žarnos dalyje maistas sumaišomas su virškinimo sultimis. Virškinimo sultyse esantys fermentai skaido maistą į mažesnes molekules, kurios absorbuojamos į kraują iš klubinės žarnos.
Mikroskopinė dvylikapirštės žarnos anatomija rodo, kad jos sienelėse yra keturi sluoksniai, kurie yra tokie patys kaip likusi plonosios žarnos dalis. Iš dvylikapirštės žarnos vidinės pusės keturi sluoksniai yra gleivinė, submucosa, muscularis propria ir serosa. Brunnerio liaukos yra dvylikapirštės žarnos gleivinėje. Šios liaukos gamina gleives, kurios sutepa vidinę dvylikapirštės žarnos sienelę, taip pat mineralines druskas neutralizuoja maisto, patekusio iš skrandžio į dvylikapirštę žarną, pH.
Dvylikapirštės žarnos sienelės yra labai sulankstytos ir padengtos mažytėmis piršto formos iškyšomis, vadinamomis gaureliais. Šiose iškyšose yra lygiųjų raumenų, kurie padeda perkelti maistą per dvylikapirštę žarną, taip pat gerai sumaišyti jį su virškinimo sultimis. Kai kurie virškinimo fermentai gaminami iš ląstelių, esančių gaurelių galiukuose.