脐带的胚胎发育与羊膜的发生密切相关,当羊膜腔和卵黄囊形成后,由膈泡内细胞群来源的胚体中否层填充于两腔与胚泡壁的滋养层细胞之间。胚体中胚层胚外体腔的出现,将胚体外的中胚层分为覆盖于羊膜腔和卵黄囊腔外侧的中胚层及覆盖于绒毛膜内侧的中胚层。胚外中胚层只在羊膜腔的基底侧边接胚和绒毛膜,这就是脐带的雏形。随着羊膜腔的增大,羊膜腔逐渐包围整个胚体。羊膜腔和卵黄囊腔之间的胚也开始弯曲和蜷曲,将卵黄囊分为胚体内部分和胚体外部分。与此同时,从胚尾端的卵黄囊演化出来的尿囊结构,后者与胚的膀胱相连。胚体外的卵黄囊和尿囊逐渐被推入脐带,受急速增大的羊膜腔的压迫,雏形脐带及其内部的卵黄囊和尿囊被挤压为条状结构羊膜覆盖其表现。妊娠第3周时,胚血管开始进入脐带,分布卵黄囊和尿囊。人类脐带血管来源于尿囊动静脉。尿囊动脉和静脉最终演变为脐动、静脉。分布于尿囊的动脉血管有两条,它们来源于胚的髂内动脉,血液经尿囊静脉回流入肝静脉。
覆盖在脐带表现的羊膜与脐带紧密地粘连在一起,不易分开。脐带内包绕脐血管的结缔组织是由胚外中胚层起源的脐胨样组织,称为Wharton胶,可保护脐血管免于受压迫。
在整个孕期中,脐带长度与胎儿发长度基本相同,足月胎儿脐带长约40-60cm。
脐带直径通常小于2cm,脐带外观呈螺旋样,随着妊娠发展,逐渐增加到40个螺旋,且75%呈左向螺旋,有作者认为这种环绕有助于脐带抵抗外力对血管的压迫。也有人认为脐带之所以形成螺旋样结构,是由于脐血管比脐带长的缘故。如果脐带缺乏螺旋样的结构,提示胎儿不活动或中枢神经系统障碍,在死胎、早产、核型异常、单脐动脉及限制胎儿活动的情况下,螺旋减少。
脐带内含有两根脐动脉和一根脐静脉。脐静脉将胎盘中含氧量较高、营养丰富的血液送入胎体;脐动脉将胚胎含氧较低的混合血注入胎盘与母血进行物质交流。