Le cœur réside dans le sac péricardique et est situé dans l'espace médiastinal au sein de la cavité thoracique. Le sac péricardique se compose de deux couches fusionnées : une capsule fibreuse externe et un péricarde pariétal interne tapissé d'une membrane séreuse. Entre le sac péricardique et le cœur se trouve la cavité péricardique, qui est remplie de liquide séreux lubrifiant. Les parois du cœur sont composées d'un épicarde externe, d'un myocarde épais et d'une couche de revêtement interne d'endocarde. Le cœur humain se compose d'une paire d'atriums, qui reçoivent le sang et le pompent dans une paire de ventricules, qui pompent le sang dans les vaisseaux. L'atrium droit reçoit du sang systémique relativement pauvre en oxygène et le pompe dans le ventricule droit, qui le pompe dans la circulation pulmonaire. L'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone a lieu dans les poumons, et le sang riche en oxygène retourne à l'atrium gauche, qui pompe le sang dans le ventricule gauche, qui à son tour pompe le sang dans l'aorte et le reste de la circulation systémique. Les septa sont les cloisons qui séparent les cavités du cœur. Ils comprennent le septum interatrial, le septum interventriculaire et le septum atrioventriculaire. Deux de ces ouvertures sont gardées par les valves atrioventriculaires, la valve tricuspide droite et la valve mitrale gauche, qui empêchent le reflux sanguin. Chacune est attachée aux cordages tendineux qui s'étendent jusqu'aux muscles papillaires, qui sont des extensions du myocarde, pour empêcher les valves d'être repoussées dans les atriums. La valve pulmonaire est située à la base du tronc pulmonaire, et la valve semi-lunaire gauche est située à la base de l'aorte. Les artères coronaires droite et gauche sont les premières à se ramifier de l'aorte et proviennent de deux des trois sinus situés près de la base de l'aorte et sont généralement situées dans les sillons. Les veines cardiaques sont parallèles aux petites artères cardiaques et se drainent généralement dans le sinus coronaire.

Le cœur est régulé par un contrôle à la fois nerveux et endocrinien, mais il est capable d'initier son propre potentiel d'action suivi d'une contraction musculaire. Les cellules conductrices du cœur établissent la fréquence cardiaque et la transmettent à travers le myocarde. Les cellules contractiles se contractent et propulsent le sang. La voie normale de transmission pour les cellules conductrices est le nœud sino-atrial, les voies internodales, le nœud atrioventriculaire (AV), le faisceau atrioventriculaire (AV) de His, les branches du faisceau et les fibres de Purkinje. Le potentiel d'action des cellules conductrices consiste en une phase de prépotentiel avec un lent afflux de Na⁺ suivi d'un afflux rapide de Ca²⁺ et d'un efflux de K⁺. Les cellules contractiles ont un potentiel d'action avec une phase de plateau prolongée qui entraîne une période réfractaire prolongée pour permettre une contraction complète afin que le cœur pompe le sang efficacement. Les points reconnaissables sur l'ECG incluent l'onde P qui correspond à la dépolarisation auriculaire, le complexe QRS qui correspond à la dépolarisation ventriculaire, et l'onde T qui correspond à la repolarisation ventriculaire.

Le cycle cardiaque comprend une relaxation et une contraction complètes des atriums et des ventricules, et dure environ 0,8 seconde. Commençant avec toutes les cavités en diastole, le sang s'écoule passivement des veines dans les atriums et au-delà des valves atrioventriculaires dans les ventricules. Les atriums commencent à se contracter, suite à la dépolarisation des atriums, et pompent le sang dans les ventricules. Les ventricules commencent à se contracter, augmentant la pression à l'intérieur des ventricules. Lorsque la pression ventriculaire dépasse la pression dans les atriums, le sang s'écoule vers les atriums, produisant le premier bruit cardiaque, S₁ ou lub. Lorsque la pression dans les ventricules dépasse celle de deux artères majeures, le sang ouvre les deux valves semi-lunaires et se déplace dans le tronc pulmonaire et l'aorte lors de la phase d'éjection ventriculaire. Après la repolarisation ventriculaire, les ventricules commencent à se relâcher, et la pression à l'intérieur des ventricules diminue. Lorsque la pression ventriculaire diminue, il y a une tendance pour le sang à refluer dans les atriums depuis les artères majeures, produisant l'incisure dicrote sur l'ECG et fermant les deux valves semi-lunaires. Le deuxième bruit cardiaque, S₂ ou dub, se produit lorsque les valves semi-lunaires se ferment. Lorsque la pression tombe en dessous de celle des atriums, le sang passe des atriums dans les ventricules, ouvrant les valves atrioventriculaires et marquant un cycle cardiaque complet. Les valves empêchent le reflux sanguin. Un dysfonctionnement des valves produit un débit sanguin turbulent à l'intérieur du cœur ; le souffle cardiaque qui en résulte peut souvent être entendu avec un stéthoscope.

De nombreux facteurs affectent la HR et le SV, et ensemble, ils contribuent à la fonction cardiaque. La HR est largement déterminée et régulée par la stimulation autonome et les hormones. Il existe plusieurs boucles de rétroaction qui contribuent au maintien de l'homéostasie en fonction des niveaux d'activité, comme le réflexe auriculaire, qui est déterminé par le retour veineux.

Le SV est régulé par l'innervation autonome et les hormones, mais aussi par le temps de remplissage et le retour veineux. Le retour veineux est déterminé par l'activité des muscles squelettiques, le volume sanguin et les changements dans la circulation périphérique. Le retour veineux détermine la précharge et le réflexe auriculaire. Le temps de remplissage directement lié à la HR détermine également la précharge. La précharge a ensuite un impact sur le EDV et le ESV. L'innervation autonome et les hormones régulent largement la contractilité. La contractilité impacte le EDV, tout comme la postcharge. Le CO est le produit de la HR multipliée par le SV. Le SV est la différence entre le EDV et le ESV.

Le cœur est le premier organe à se former et à devenir fonctionnel, soulignant l'importance du transport de matériel vers et depuis le nourrisson en développement. Il prend naissance vers le 18e ou 19e jour à partir du mésoderme et commence à battre et à pomper le sang vers le 21e ou 22e jour. Il se forme à partir de la région cardiogène près de la tête et est visible comme une saillie cardiaque proéminente à la surface de l'embryon. À l'origine, il se compose d'une paire de brins appelés cordons cardiogènes qui forment rapidement une lumière creuse et sont appelés tubes endocardiques. Ceux-ci fusionnent ensuite en un seul tube cardiaque et se différencient en tronc artériel, bulbus cordis, ventricule primitif, atrium primitif et sinus veineux, à partir d'environ le 22e jour. Le cœur primitif commence à prendre une forme en S à l'intérieur du péricarde entre les jours 23 et 28. Les septa internes commencent à se former vers le 28e jour, séparant le cœur en atriums et ventricules, bien que le foramen ovale persiste jusqu'à peu après la naissance. Entre la cinquième et la huitième semaine, les valves atrioventriculaires se forment. Les valves semi-lunaires se forment entre la cinquième et la neuvième semaine.