De kleinste en meest talrijke bloedvaten zijn de capillairen. Zij functioneren als de plaats voor uitwisseling van voedingsstoffen en afvalstoffen tussen het bloed en de weefsels. De capillaire wand bestaat uit slechts ëën laag epitheelcellen, omgeven door een dunne laag bindweefsel. Deze dunne vaatwand faciliteert de diffusie van onder andere zuurstof en koolstofdioxide. Daarbij hebben de meeste capillairen poriën voor uitwisseling van vloeistof en opgeloste substanties.
Capillairen reguleren de bloedvoorziening op celniveau.
Om dit te kunnen, beschikken capillaire vaatbedden over een effectief systeem waarmee ze de hoeveelheid bloed die ze doorlaten kunnen aanpassen. Op de plek waar de arteriole overgaat in het capillaire vaatbed zitten precapillaire sfincters, bestaande uit glad spierweefsel. Deze omringen de arteriolen en controleren door arteriolaire vasoconstrictie (vernauwing van het vat) en vasodilatatie (verwijding van het vat)de hoeveelheid bloed in elk afzonderlijk capillair vaatbed. Er zijn zeer veel capillairen (ca. 40 miljard in het lichaam), toch omvatten zij collectief slechts ongeveer 5% van het totale bloedvolume. Het grootste deel van de capillairen is dan ook veelal afgesloten van de circulatie (door vernauwde precapillaire sfincters).