绒毛膜是由滋养层和胚外中胚层的壁层构成的膜。随着胚胎发育，丛密绒毛膜与基蜕膜共同构成了胎盘，而平滑绒毛膜则和包蜕膜一起逐渐与壁蜕膜融合。

绒毛膜由滋养层和胚外中胚层组成。在胚胎植入后，滋养层细胞迅速增生并分化为内层的细胞滋养层和外层的合体滋养层。两层细胞在胚泡表面形成大量绒毛，突入蜕膜中。这些绒毛中央为细胞滋养层，外表为合体滋养层，是最早的干绒毛，此时的绒毛为初级绒毛干（primary villus）。

绒毛的发育使其与子宫蜕膜的接触面增大，利于胚胎与母体间的物质交换。胚胎发育至第二周末或第三周初，胚胎中胚层逐渐伸入绒毛干内，改称次级绒毛干。约在第三周末，绒毛内的间充质分化为结缔组织和毛细血管，形成三级绒毛干。至此，滋养层和胚外中胚层已发育成为完善的绒毛膜。绒毛干进而发出许多分支，形成许多小绒毛。同时，绒毛干末端的细胞滋养层细胞增殖并穿出绒毛干末端伸抵蜕膜组织，将绒毛干固定于蜕膜上。这些穿出的细胞滋养层细胞还延蜕膜扩展，形成细胞滋养层壳（cytotrophoblastic shell）。使绒毛膜与子宫内膜牢固连接。孕四周时，细胞滋养层壳与子宫蜕膜之间出现一层纤维蛋白物质沉淀称尼塔布赫层（Nitabuch layer），绒毛干之间的间隙，称绒毛间隙，内充满从子宫螺旋动脉来的母体血，胚胎借绒毛吸取母体血中的营养物质并排出代谢废物。绒毛膜还有内分泌功能和屏障作用。孕12周时，绒毛间隙底部及固定绒毛周围的纤维蛋白样物质称罗尔纹（Rohr stria）。

胚胎早期，绒毛均匀分布于整个绒毛膜表面，随着胚胎长大，与底蜕膜相邻的绒毛，因营养丰富，血供充足而干支茂盛，称丛密绒毛膜，组成胎盘的胎儿部分。与包蜕膜相邻的绒毛因血供缺乏，营养不足而逐渐退化，称平滑绒毛膜。随着胎儿的长大及羊膜腔的不断扩大，羊膜、平滑绒毛膜和包蜕膜进一步突向子宫腔，最终与壁蜕膜愈合，胚外体腔和子宫腔消失，子宫内仅存一羊膜腔。

在绒毛膜的发育过程中，若绒毛内的血管发育不良或与胚体循环未连通，胚体可因营养缺乏而发育迟缓或死亡。若滋养层细胞过度增生绒毛内结蹄组织变性水肿，血管消失，胚胎吸收，绒毛外观呈葡萄状，称水泡状胎块，临床上称葡萄胎。如果滋养层细胞过度增生并癌变，称绒毛膜上皮癌（chorion carcinoma）。