脳下垂体後葉には、ホルモンを産生する細胞の核はなく、その軸索のみが存在しており、この点で前葉と異なる。この軸索の途中や終末にはホルモンやその担体タンパク質であるニューロフィジンを含む膨大部があり、ヘリング小体(Hering body)と呼ばれる。ヘリング小体は染色すると光学顕微鏡でも見ることができる。このような軸索が多い後葉であるが、細胞の核も多数認められる。これは後葉細胞(pituicyte)と呼ばれる一種のグリア細胞で神経軸索と毛細血管に細胞突起を伸ばしホルモンの分泌を助けているとされる。
なお、後葉を流れる毛細血管は下下垂体動脈から分岐したもので、血管壁は有窓型である。