当粘附在表面上时，中性粒细胞在外周血涂片中的平均直径为12-15微米(µm)。在悬浮液中，人类中性粒细胞的平均直径为8.85µm。
与嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞一起，它们形成多形核细胞类别，以细胞核的多叶形状命名（与淋巴细胞和单核细胞相比，其他类型的白细胞）。细胞核具有特征性的裂片外观，分离的裂片由染色质连接。随着中性粒细胞的成熟，核仁消失，这仅在少数其他类型的有核细胞中发生。:168高达17%的女性人类中性粒细胞核有一个鼓槌状附属物，其中包含失活的X染色体。细胞质中高尔基体较小，线粒体和核糖体稀疏，粗面内质网缺失。：170细胞质中还含有约200个颗粒，其中三分之一是嗜天青的。：170
中性粒细胞在成熟时会表现出越来越多的分割（细胞核的许多部分）。一个正常的中性粒细胞应该有3-5个片段。过度分割是不正常的，但会发生在某些疾病中，最明显的是维生素B12缺乏症。这在对血涂片的人工审查中注意到，并且当大多数或所有中性粒细胞具有5个或更多节段时为阳性。
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