在大體的標本中胃腸道間質腫瘤的直徑可以從一到兩公分到大于二十公分不等的,呈局限性的生長,大多數腫瘤沒有完整的包膜,偶爾可以看到假包膜,體積大的腫瘤還可以伴隨有囊性變、壞死和局灶性出血的情況,顯微鏡下見到70%的胃腸道間質腫瘤呈現梭形細胞,20%為上皮樣細胞,包括梭形上皮樣細胞混合型和類癌瘤副神經節型。
目前學術界認為非梭形和上皮樣細胞的形態學改變可以基本排除胃腸道間質瘤的診斷,同時免疫組化的結果可以見到表面抗原CD117,也就是KIT蛋白是陽性的,針對CD34它是一種跨膜糖蛋白,主要存在于內皮細胞和骨髓的造血干細胞上,它在間葉性腫瘤的表達中也有一定的意義。