組織病理示硬纖維瘤大小不等，沒有包膜，邊緣不規則，向周圍組織呈浸潤性生長而界限不清，常為“分葉”狀的腫塊。切面質地韌如橡皮，呈灰白色，纖維束呈編織條索狀排列，侵犯周圍組織（如肌肉、脂肪）。被侵犯的肌肉可出現萎縮變性。瘤組織可浸潤血管、神經并破壞這些組織。偶見惡變為低度惡性的纖維肉瘤。
鏡下所見：腫瘤由分化良好的成纖維細胞增生和膠原纖維構成，成纖維細胞及纖維之間往往呈波浪狀交錯排列，膠原纖維穿插于細胞之間。不同腫瘤或同一腫瘤的不同區域細胞與纖維比例差異很大，有的纖維少而膠原多，有的細胞多而膠原少，但其量比分化好的纖維肉瘤多。增生的成纖維細胞較肥大，淡染，境界清楚，呈束狀排列，無異型性；細胞核呈長形，染色質呈點彩狀，有小核仁，可見核分裂象，但無病理性核分裂象。
部分腹壁纖維瘤病病例可見瘤組織與周圍肌肉組織粘連，有的細胞生長較活躍，有的呈玻璃樣變，有的位于脂肪及肌肉間呈侵襲性生長，肌纖維組織被分隔成小島狀，發生萎縮變性，并可見多核的肌肉巨細胞。