Sau khi huyết khối hình thành, cấu trúc của nó thay đổi dưới tác động của hệ thống tiêu sợi huyết, dòng máu và phản ứng sốc cũng như quá trình tái tạo của cơ thể.

Có 3 loại biến đổi cuối cùng chính trong cục huyết khối:

1. Làm mềm, hòa tan, hấp thụ

Sau khi cục máu đông hình thành, fibrin trong đó hấp thụ một lượng lớn plasmin, khiến fibrin trong cục máu đông trở thành một polypeptide hòa tan và tan ra, làm mềm cục máu đông. Đồng thời, do các bạch cầu trung tính trong cục máu đông phân hủy và giải phóng các enzyme phân giải protein, cục máu đông cũng có thể được hòa tan và làm mềm.

Cục huyết khối nhỏ sẽ tan và hóa lỏng, có thể được hấp thụ hoàn toàn hoặc cuốn trôi bởi dòng máu mà không để lại dấu vết.

Phần lớn cục huyết khối bị mềm đi và dễ dàng bong ra theo dòng máu để tạo thành cục huyết khối (embolus). Các cục huyết khối này làm tắc nghẽn mạch máu tương ứng theo dòng máu, có thể gây ra tắc mạch, trong khi phần còn lại được tổ chức lại.

2. Cơ giới hóa và tái thông mạch

Các cục huyết khối lớn không dễ tan và hấp thụ hoàn toàn. Thông thường, trong vòng 2 đến 3 ngày sau khi hình thành huyết khối, mô hạt sẽ phát triển từ lớp nội mạc mạch máu bị tổn thương nơi huyết khối bám vào, và dần dần thay thế huyết khối, quá trình này được gọi là tổ chức hóa huyết khối.
Khi cục huyết khối được tổ chức lại, nó sẽ co lại hoặc tan một phần, và thường hình thành một vết nứt bên trong cục huyết khối hoặc giữa cục huyết khối và thành mạch máu, bề mặt được bao phủ bởi các tế bào nội mô mạch máu tăng sinh, và cuối cùng hình thành một hoặc nhiều mạch máu nhỏ thông với mạch máu ban đầu. Sự tái thông dòng chảy máu được gọi là tái thông cục huyết khối.

3. Sự vôi hóa

Một số ít cục máu đông không thể hòa tan hoặc sắp xếp lại hoàn toàn có thể bị kết tủa và vôi hóa bởi các muối canxi, tạo thành sỏi cứng tồn tại trong mạch máu, được gọi là sỏi tĩnh mạch hoặc sỏi động mạch.