Les tissus les plus richement vascularisés par des capillaires sont ceux des muscles, du foie, des reins, des poumons et du système nerveux. Au contraire, ceux qui sont les moins vascularisés sont les tendons, les ligaments, les os et les cartilages. Les capillaires sont absentes de certains tissus (épiderme, cornée de l'œil).
Ils fournissent aux cellules les nutriments et le dioxygène.
Ils captent les déchets et le CO2 et permettent le captage du dioxygène par l'hémoglobine et le départ du CO2 dans les alvéoles pulmonaires.
Les cellules endothéliales du capillaire jouent aussi un rôle dans la réponse immunitaire
Les capillaires produisent deux réseaux fonctionnels particuliers :
Leur paroi est si fine que les molécules d'oxygène, d'eau et même certains lipides peuvent la traverser par diffusion entre les tissus.
Les déchets métabolique tels que le dioxyde de carbone et l'urée peuvent diffuser dans le sang pour être emporté vers les reins et le foie qui détoxiqueront le sang.
La perméabilité capillaire peut être augmentée par la libération de certaines cytokines et certains capillaires situés juste en aval de l'artériole sont entourés de sphincters qui par compression du capillaire régulent les débits de sang dans le « lit capillaire », selon les besoins signalés par les cellules de l'organe desservi (via des messagers chimiques).
L'endothélium participe aussi d'une autre manière activement aux transferts d'éléments nutritifs, d'hormones, de globules blancs et d'autres substances : Les grosses molécules ne peuvent traverser la paroi des capillaires par diffusion dans les cellules endothéliales. Parfois, des vésicules contenues dans la membrane capillaire sont utilisées comme véhicules (enfermement de la molécule par endocytose et relarguage par exocytose le sang et les tissus et réciproquement.