Các thiên hà xoắn ốc chứa bốn thành phần riêng biệt:

• Một đĩa phẳng, quay quanh tâm chứa các ngôi sao (hầu hết là mới được sinh ra) và vật chất liên sao trong đó dễ thấy các nhánh xoắn ốc
• Một chỗ phình ở trung tâm chứa các sao, chủ yếu là sao già, chỗ phình này tương tự như một thiên hà elip
• Một sự phân bố sao hình thanh
• Một quầng thiên hà gần hình cầu chứa các ngôi sao, bao gồm rất nhiều quần tinh cầu (hay cụm sao cầu)
• Lỗ đen siêu khối lượng tại tâm của chỗ phình
• Một quầng thiên hà vật chất tối có hình dạng gần cầu

Các thành phần này thay đổi khác nhau tùy theo khối lượng, độ trắng và kích thước của các thiên hà xoắn ốc.

Nhánh xoắn ốc

Nhánh xoắn ốc là những vùng chứa sao mở rộng từ tâm của thiên hà xoắn ốc không thanh và thiên hà xoắn ốc có thanh. Đây là những vùng dài, mỏng có hình xoắn ốc và dựa vào đó mà các nhà thiên văn đặt tên thành các thiên hà xoắn ốc. Do vậy, một cách tự nhiên, sự phân loại khác nhau của các thiên hà xoắn ốc dựa vào sự khác biệt của cấu trúc các nhánh xoắn ốc này. Ví dụ, các thiên hà Sc và SBc, có các nhánh xếp "rất thưa" với nhau, trong khi các thiên hà Sa và SBa có các nhánh cuộn chặt vào nhau (tham chiếu từ dãy Hubble). Ngoài ra, các nhánh xoắn ốc chứa rất lớn các ngôi sao trẻ, nóng (do mật độ không gian liên sao rất lớn và tốc độ sản sinh sao nhanh), cũng là một đặc điểm đáng chú ý của các nhánh xoắn ốc.

Chỗ phình thiên hà

Chỗ phình là một nhóm sao khổng lồ, với mật độ các sao trong vùng này là lớn. Thuật ngữ này thường nói đến các nhóm ngôi sao được tìm thấy hầu hết trong các thiên hà xoắn ốc.

Sử dụng phân loại của Hubble, chỗ phình của các thiên hà Sa thường chứa các sao già, đỏ loại II (population II), với thành phần kim loại thấp. Hơn thế nữa, chỗ phình của các thiên hà loại Sa và SBa thường có kích thước lớn. Ngược lại, chỗ phình của các thiên hà loại Sc và SBc lại nhỏ hơn, và chứa các sao xanh, trẻ, loại I. Một số chỗ phình có tính chất tương tự với các thiên hà elip (khi chúng có khối lượng và độ sáng thấp), và một số chỉ đơn giản là hiện lên với mật độ cao hơn tại trung tâm của đĩa thiên hà, và có tính chất tương tự như đĩa thiên hà.

Nhiều chỗ phình được cho là chứa một lỗ đen siêu khối lượng tại tâm của chúng. Các lỗ đen chưa bao giờ được quan sát một cách trực tiếp, nhưng đã có nhiều chứng cứ cho sự tồn tại của chúng. Trong thiên hà của chúng ta, có một thiên thể gọi là Sagittarius A* được tin rằng chính là một lỗ đen siêu khối lượng. Cũng có một tương quan chặt chẽ giữa khối lượng của lỗ đen và sự phân tán vận tốc của các ngôi sao trong chỗ phình, gọi là tương quan M-sigma.