Guz zwykle jest dobrze odgraniczony, choć może naciekać sąsiednie narządy, szczególnie w przypadku mięsaka w przestrzeni zaotrzewnowej. W większych guzach może być obecna martwica, ogniska krwotoczne i zmiany torbielowate. Mikroskopowo mięśniakomięsak gładkokomórkowy jest utworzony przez ostro odgraniczone grupy komórek o wrzecionowatym kształcie. Komórki zwykle są ułożone w pęczki, w dobrze zróżnicowanych guzach podłużne i poprzeczne pęczki mogą krzyżować się niemal pod kątem prostym. Jednak w licznych miejscach wzór nie jest tak dobrze uporządkowany i przeplatany wzór nowotworu może przypominać włókniakomięsak typu dorosłych. Komórki są wydłużonego, wrzecionowatego kształtu, zawierają obfitą ilość cytoplazmy, jądro komórkowe jest charakterystycznie wydłużone. Jądra komórkowe mogą wykazać hiperchromazję i pleomorfizm. Zwykle są obecne figury mitotyczne. Cytoplazma może być eozynofilna do bladej.
Guzy przestrzeni zaotrzewnowej częściej dają przerzuty odległe od guzów w obwodowej tkance łącznej.