植物的茎运输方向是从下向上，原因是植物的茎是由根发育、生长形成的。

植物的茎具有输导营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间的作用。有的茎还具有光合作用、贮藏营养物质和繁殖的功能。

植物的茎得下部与根相连，根的初生组织由外而内依序为表皮、皮层与维管柱。表皮由薄壁细胞组成，通常仅一层细胞厚。水分及溶于水的矿物质由表皮吸收，大部分陆生植物均具根毛(表皮细胞壁向外突起的细管状物，仅见于成熟区)致吸收作用大为增强。

水分的吸收主要靠渗透作用，土壤中水分浓度较表皮细胞者为高(因为後者含有盐类、糖类及其他溶解的有机物质)，表皮细胞膜只允许水分而不允许溶于细胞液内的许多其他物质渗透。这种情况造成了渗透压差，使水分得以流入表皮细胞。此流动产生的压力称为根压，可使水分在根内流动。根压虽对水分在植物体内上升负有部分责任，但无法单独解释水分如何运输到大乔木顶。

皮层负责将水分与溶于水的矿物质由表皮横向输送到维管柱，再由维管柱通过茎转运至植物体其他部位。皮层还贮存由叶子经维管组织向下运送来的食物。其最内层通常是一层排列紧密的细胞，称作内皮层，可调节皮层与维管组织间物质的流动。 　　

维管柱位于内皮层内侧，为中柱鞘(一层可长出侧根的细胞)所包围。维管柱的输导组织通常排成星状。木质部负责输导水分及溶于水中的矿物质，组成星状体的核心；韧皮部负责输导养分，在星状体各芒间形成小群。

茎是植物体中轴部分。呈直立或匍匐状态，茎上生有分枝，分枝顶端具有分生细胞，进行顶端生长。茎一般分化成短的节和长的节间两部分。

茎的顶端分生组织中的初生分生组织所衍生的细胞，经过分裂、生长、分化而形成的组织，称为初生组织，由这种组织组成了茎的初生结构。双子叶植物茎和裸子植物茎的初生结构，包括表皮、皮层和维管柱三个部分，但裸子植物茎没有双子叶植物茎的那种一生只停留在初生结构中的草质茎类型。

单子叶植物的茎和双子叶植物的茎在结构上有许多不同。大多数单子叶植物的茎，只有初生结构，所以结构比较简单。少数的虽有次生结构，但也和双子叶植物的茎不同。以禾本科植物的茎作为代表，说明单子叶植物茎初生结构的最显著特点。绝大多数单子叶植物的维管束由木质部和韧皮部组成，不具形成层(束中形成层)。维管束彼此很清楚地分开，一般有2 种排列方式：

一种是维管束全部没有规则地分散在整个基本组织内，愈向外愈多，愈向中心愈少，皮层和髓很难分辨，如玉米、高粱、甘蔗等的维管束，它们不像双子叶植物茎的初生结构内，维管束形成一环，显著地把皮层和髓部分开。

另一种是维管束排列较规则，一般成两圈，中央为髓。有些植物的茎，长大时，髓部破裂形成髓腔，如水稻、小麦等。维管束虽然有不同的排列方式，但维管束的结构却是相似的，都是外韧维管束，同时也是有限维管束。

双子叶植物和裸子植物茎发育到一定阶段，茎中的侧生分生组织便开始分裂、生长和分化，使茎加粗，这一过程称为次生生长，次生生长产生的次生组织组成茎的次生结构。侧生分生组织通常包括维管形成层和木栓形成层。形成层细胞的分裂包括切向分裂和径向分裂。切向分裂向内形成次生木质部，加在原有木质部的外方；向外形成次生韧皮部，加在原有韧皮部的内方。

在形成次生结构同时，形成层细胞为扩大自身圆周还必须进行径向分裂或横分裂以适应内方木质部的增粗，同时形成层的位置渐次向外推移。双子叶植物茎中次生木质部的组成包括轴向系统的导管、管胞、木纤维、木薄壁组织和径向系统的木射线。次生韧皮部同样包括轴向系统和径向系统，轴向系统由管胞、伴胞、韧皮薄壁细胞和韧皮纤维组成，有时也有石细胞；径向系统则由韧皮射线组成。韧皮射线通过形成层的原始细胞与木射线相连，合称维管射线。芽是植物地上部分的轴，主要的生理功能是支持和输导的作用。水分与矿质元素的长途运输依赖于导管和管胞；同化物的长途运输主要依赖于筛管和筛胞。