El corazón, que ocupa la mayor parte del mediastino, se encuentra dentro del pericardio. El corazón es un músculo hueco que, mediante tabiques (septos), se divide en cuatro cavidades: dos aurículas, que reciben la sangre, y dos ventrículos, que la bombean hacia los circuitos pulmonar y sistémico.
El corazón funciona como una bomba doble y se puede dividir en un lado derecho (aurícula derecha y ventrículo derecho) y un lado izquierdo (aurícula izquierda y ventrículo izquierdo). El ventrículo izquierdo, que bombea la sangre al sistema circulatorio, trabaja contra una presión arterial elevada y, por lo tanto, tiene una pared muscular considerablemente más gruesa que el ventrículo derecho. Para controlar el flujo sanguíneo de las aurículas a los ventrículos y evitar el reflujo de sangre, entre estas cavidades hay válvulas (válvulas semilunares) que funcionan como válvulas unidireccionales. Para impedir de manera similar el reflujo de sangre hacia los ventrículos tras el bombeo a través de la aorta o la arteria pulmonar, en la salida de estas se encuentran unas válvulas especiales (válvulas semilunares).
El trabajo de bombeo del corazón suele dividirse en dos fases principales: una fase de contracción y una fase de relajación. La fase de contracción (sístole) consiste en la contracción de la musculatura de los ventrículos, lo que impulsa la sangre hacia la aorta y la arteria pulmonar. Tras la sístole, se inicia la fase de relajación del corazón (diástole), durante la cual los ventrículos se vuelven a llenar de sangre.