子宫平滑肌肉瘤为平滑肌细胞的恶性肿瘤。显微镜下：平滑肌肉瘤一般细胞比较密集，并含有核分裂象。高分化平滑肌肉瘤是由长形的平滑肌细胞组成，细胞核规则，与平滑肌瘤没有不同。低分化平滑肌肉瘤是由圆形和多形性细胞组成，细胞核深染和巨细胞表示肿瘤间变明显。平滑肌肉瘤常侵犯邻近的子宫肌层组织，甚至达子宫浆膜面并可累及盆腔器官，也可有血管浸润。其恶性特征有：核分裂活动、细胞核的非典型性、凝固性坏死、细胞密集的程度、分化程度、肿瘤巨细胞的存在、血管浸润及周围子宫肌层的浸润。任何平滑肌瘤的变异型也可见于平滑肌肉瘤，如上皮样平滑肌肉瘤、粘液样平滑肌肉瘤等，但较为罕见。