自外向内由角皮层、皮下层和纵肌层组成

消化系统包括消化管和腺体。
线虫的消化管完整，由口孔、口腔、咽管、中肠、直肠和肛门组成。口孔在头部顶端，外有唇瓣围绕。口腔形状大小因种而异，有的虫种口腔较大，称口囊（buccal capsule），其中可含有齿状或矛状结构，用以虫体附着。咽管圆柱形，下段常有膨大部分，其形状是分类的依据之一。咽管腔内覆以角皮层，管腔横切面呈三角形。咽管可以是肌性的或腺性的，也可前段为腺性而后段为肌性的，因种而异。多数线虫咽管壁肌肉内有3个咽管腺，一个背咽管腺开口于口腔，两个亚腹咽管腺开口于咽管腔。腺体细胞分泌多种消化酶，包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶及乙酰胆碱酯酶等。咽管与肠管交接处有一个三叶形活瓣，称咽管-肠管阀（esophago-intestinal valve），以控制食物的流向。肠管为一直形管道，无肌细胞，食物在肠内向下移动依赖咽管肌肉的推动及虫体运动的压力。肠壁由单层柱状上皮细胞成，内缘具有微绒毛。肠细胞内含丰富的线粒体、糖原颗粒、内质网及核蛋白体等，以吸收和输送营养物质。雌虫的肛门通常位于虫体末端的腹面；雄虫的直肠通入泄殖腔而开口于体外。

雄虫的生殖系统为单管型,由睾丸、输精管、贮精囊、射精管及交配附器组成。舉丸的末端与输精管相连,通入贮精囊。射精管开口于泄殖腔。有些虫种在射精管处有一对腺体,能分泌黏性物质,交配后栓塞雌虫阴门。雄虫尾端多有一个或一对角质的交合刺,可自由伸缩。
雌虫生殖系统多为双管型,通常包括卵巢、输卵管、受精囊、子宫、排卵管、阴道和阴门等部分。卵母细胞在受精囊内与精子结合受精。两根排卵管汇合于单管的阴道,开口于虫体腹面的阴门。阴门的位置依虫种而异,但均在虫体腹面肛门之前。

咽部神经环是神经系统的中枢,向前发出3对神经干,支配口周感觉器官;向后发出背、腹及两侧共3~4对神经干,包埋于皮下层或纵索中,分别控制虫体的运动和感觉。线虫的主要感觉器官是位于头部和尾部的乳突、头感器和尾感器,可对机械的或化学的刺激起反应,并能调节腺体分泌。尾感器的有无是人体寄生线虫分类的重要标志。前者如尾感器纲(Class Phasmidea) 的钩虫、蛔虫、丝虫、蛲虫、东方毛圆线虫、广州管圆线虫、结膜吸吮线虫等,后者如无尾感器纲(Class Aphasmidea)的旋毛虫、鞭虫、肝毛细线虫和肾膨节线虫等。