左心室（left ventricle）位于左心房的左前下方，右心室的左后方。左心室构成心脏胸肋面的小部分、膈面的大部分和左侧面。在左侧面，隔心包与胸膜和左肺相贴。在膈面，隔心包与膈的中心腱及其周围肌部相贴。左心室比右心室细长，自冠状沟处伸向左前下方至心尖。 左心室的构造与强有力的泵血功能相适应。左心室略呈半椭圆形或圆锥形，可分为外侧壁、内侧壁和下壁，内侧壁即室间隔。壁厚约为右心室的3倍，8~12cm。左心室底被彼此靠近的左房室口和主动脉口占据，尖为心尖，入口和出口处分别有二尖瓣和主动脉瓣附着。左心室以二尖瓣的前尖为界分为流入道和流出道。
流入道
流入道（inflow tract）又称窦部，从左房室口至心尖。窦部壁凹凸不平，内有二尖瓣、腱索、乳头肌、肉柱和左心室条束等结构，其特点与右心室相似。
流入道（inflow tract）又称窦部，从左房室口至心尖。窦部壁凹凸不平，内有二尖瓣、腱索、乳头肌、肉柱和左心室条束等结构，其特点与右心室相似。
二尖瓣（mitral valve）：又称左房室瓣（left atrioventricular valve），附着于左房室口处的二尖瓣环（annulus of mitral valve）。
二尖瓣分为前、后两个尖瓣：
前尖（anterior leaflet），较大，很少有切迹，呈半圆形或三角形，位于前内侧，与室间隔接近，介于左房室口和主动脉口之间。前尖宽约3.5cm，高2.0~2.2cm，面积约5.6cm2，活动度较大。前尖的流入道面光滑，有引导左心房的血液流向心尖的作用。
后尖（posterior leaflet），较小，多呈四边形，游离缘上有多个切迹，位于后外侧，与室壁接近。后尖宽约3.7cm，高1.3~1.5cm，面积约5.0cm2。后尖常有两个较小的齿状切迹，将后尖分为中间扇叶（middle scallop）和两侧的前外侧扇叶（anterolateral scallop）、后内侧扇叶（posteromedial scallop）。中间扇叶较大，前外侧扇叶和后内侧扇叶较小。在前、后尖之间，常出现小的副尖（accessory leaflet）。
每个尖瓣自附着缘至游离缘分为3区：
基底区（basal zone），为尖瓣根部，坚韧牢固。
透明区（clear zone），薄而透明，面积较大。
粗糙区（rough zone），为尖瓣的游离部。粗糙区与透明区交界处有一明显的嵴，为前、后尖的闭合线。左心室收缩时，前、后尖的粗糙区紧密相贴。前尖的粗糙区和透明区之比为0.6，后尖中间扇叶为1.4，这是由于二尖瓣关闭时前尖对合后尖较多所致。前尖和后尖的基底部相互延续，形成前外侧连合（anterolateral commissure）和后内侧连合（posteromedial commissure），前者对向左腋前线，后者对向脊柱右缘。前外侧连合和后内侧连合长约为7mm。
在心脏周期中，左房室口和二尖瓣的位置、形态和大小的变化很大。左心室收缩时，左房室口缩小40%，由卵圆形变为新月形，二尖瓣前尖附着处凹向左房室口，后尖附着处向左心室侧壁移位。左心室收缩时二尖瓣移向左前方，舒张时恢复原位。二尖瓣关闭时，由于左心室内压迅速升高，尖瓣呈气球状凸向左心房。
腱索（chorda tendinea）：左心室的腱索根据在二尖瓣上的附着位置分为叶间腱索 interleaflet chorda（连合腱索 commissural chorda）、粗糙区腱索（rough zone chorda）和基底区腱索（basal zone chorda）3类。在叶间腱索和粗糙区腱索中，连于瓣叶连合和后尖切迹的边缘处较粗大的腱索称裂隙腱索（cleft chorda）。多数腱索起自乳头肌尖部和尖部侧1/3处，在起始部发出分支，近附着于二尖瓣处每支再发出多个分支。基底区腱索连于室壁和瓣叶基底区之间。在大多数心脏，腱索支持瓣叶的整个游离缘，有的腱索支持瓣叶流入道面的反面和瓣叶基底区。在老年人，如果瓣叶游离缘的个别部位无腱索支持，二尖瓣关闭时瓣叶易于向左心房脱出。二尖瓣脱出常见于后尖的扇叶。
乳头肌（papillary muscle）：为伸向左房室口的锥体状肌束。左心室的乳头肌比右心室粗大，分为前、后乳头肌两组：
前乳头肌（anterior papillary muscle），1~5个，位于前外侧，起自左心室前壁中1/3与心尖部交界处，指向二尖瓣的前外侧连合。
后乳头肌（posterior papillary muscle），多为1—2个，位于后内侧，起自左心室下壁，指向后内侧连合。每个乳头肌尖部发出的腱索与两个瓣叶相连。左心室收缩时，乳头肌也相应收缩，拉紧腱索，从而使二尖瓣准确关闭。
心室收缩时，二尖瓣环缩小和左心室内压升高引起二尖瓣关闭，但由于乳头肌收缩和腱索牵拉，二尖瓣不致翻向左心房。二尖瓣关闭的紧密程度高于三尖瓣。心室舒张时，二尖瓣开放，左心房内的血液注入左心室。二尖瓣环、二尖瓣、腱索和乳头肌在结构和功能上有着密切联系，常合称为二尖瓣复合体（mitral complex）。其中任何结构发生病变时都可影响二尖瓣的功能，导致血液循环障碍。在风湿性心脏病患者，二尖瓣的连合处粘连和瓣叶增厚等可引起二尖瓣狭窄。如果风湿热主要导致腱索挛缩和粘连，而二尖瓣连合处的粘连较轻，则主要引起二尖瓣关闭不全。
肉柱：trabecula camea：比右心室的肉柱细小，排列复杂。
左心室条束（left ventricular band）：是一种跨越室腔的条索状结构，它不同于乳头肌、肉柱和腱索。按组织结构可分为肌性、腱性和混合性条束，每支条柬内含有左束支的分支。小儿左心室条束的出现率为63%，成人为71%。左心室条束位于流出道，多附着于室间隔与后乳头肌或室前壁之间。条束中段较细，向两端逐渐增粗，在与周围结构相连处形成圆锥形基底部。心内膜炎性增厚时，条束增粗。左心室衰竭时，条束增粗变长。
心室射血时，左心室条束可引起吹风样心脏杂音和室性期前收缩。条束跨越左心室流出道，血流冲击条束时产生旋涡，引起条束振动，从而产生杂音。左心室条束是否产生心脏杂音以及如果产生杂音、其杂音的性质和强度，与附着部位、直径、紧张度、跨越室腔的程度以及与血流的垂直方向等有关。心力衰竭时，左心室扩张，条束被拉紧，从而产生心脏杂音。心力衰竭缓解后，左心室缩小，条束松弛，杂音消失。左心室扩大时，条束及附着处组织内的传导组织受刺激，自律性增高，从而产生期前收缩。相反，左心室缩小时期前收缩消失。运动可使左心室条束引起的室性期前收缩消失，此有助于对左心室条束引起的室性期前收缩作鉴别诊断。
心尖处的肌性小束呈网状，成人心脏较明显。这些小束对左心室尖部具有支持作用。
流出道（outflow tract）又称主动脉前庭（aortic vestibule），位于窦部的右上方，腔面光滑无肉柱，缺乏收缩性和伸展性。左心室的流入道与流出道约成90°角，流入道长约5.9cm，流出道长约6.2cm。左心室经主动脉口（aortic orifice）与主动脉相通。主动脉口位于肺动脉口的右后下方，成人男性周径约为6.6cm，女性约为6.2cm。在主动脉口周缘处，3个半环形纤维环连接形成主动脉瓣环（aortic valve annulus），该环有主动脉瓣（aortic valve）附着。主动脉环比肺动脉环粗。主动脉瓣的形态与肺动脉瓣相似，但主动脉瓣稍厚。主动脉瓣由3个半月形瓣膜构成，即左半月瓣（left semilunar cusp）、右半月瓣（right semilunar cusp）和后半月瓣（posterior semilunar cusp）。相邻半月瓣的基底部之间形成连合。
每个半月瓣的附着缘和游离缘较厚，游离缘中点处明显增厚形成半月瓣小结（nodule of semilunar valve）（Arantius小结）。在半月瓣小结两侧，游离缘凹陷形成新月形的半月瓣弧缘（lunule of semilunar valve）。可有少量心室肌深入主动脉瓣。在半月瓣近游离缘处偶尔可见小的穿孑L，但对功能无明显影响。半月瓣的动脉面比心室面粗糙。半月瓣与主动脉壁围成开口向上的主动脉窦（aortic sinus），又称Valsalva窦（sinus of Valsalva）。主动脉窦比肺动脉窦大，窦的动脉壁明显向外突出。主动脉窦处的主动脉内径几乎是升主动脉的2倍。主动脉窦包括左窦（left sinus）、右窦和后窦，在左窦和右窦的主动脉壁上分别有左、右冠状动脉的开口。冠状动脉开口多接近主动脉窦上界。由于主动脉口斜向右后方，左冠状动脉开口稍高于右冠状动脉开口。
心室收缩时，主动脉瓣开放，血液进入主动脉。主动脉瓣开放时，半月瓣中、上部被推向主动脉壁。主动脉瓣充分开放时，半月瓣附着缘变直，相互之间呈三角形。即是左心室内压最大时，半月瓣没有被推贴于主动脉壁，血液进入主动脉窦而产生漩涡，这对于左心室舒张时启动主动脉瓣迅速关闭和促使半月瓣小结聚集具有重要意义。实验观察到，正常情况下约4%射入主动脉的血液经主动脉瓣反流人左心室，但无主动脉窦时23%血液反流人左心室。此外，主动脉窦对于血液流向冠状动脉有促进作用。心室舒张时，主动脉瓣关闭，防止血液反流入左心室。在主动脉瓣关闭状态，从主动脉观察可见3个半月瓣小结推挤至主动脉腔的中央处，3对相邻的半月瓣弧缘以半月瓣小结为中心向主动脉壁放射。