До кінця 2-го тижня ембріонального розвитку в мезодермі зародкового листка з'являються скупчення клітин, що утворюють кров'яні острівці, які в подальшому перетворюються в первинні судини. Серце розвивається з подвоєною складки мезодерми. Спочатку формуються два самостійних зачатків - первинні ендокардіальні трубки. Надалі вони зливаються в одну двошарову первинну серцеву трубку, з якої формуються шлуночки. З внутрішнього її шару розвивається ендокардит, а з зовнішнього - міокард і епікардом. Первинна серцева трубка розташовується в порожнині перикарда вертикально попереду кишкової трубки. Вона складається з цибулини, або бульбуса (закладки артеріального стовбура), шлуночкової та предсердной частин, венозного синуса, що збирає кров з вен.
На 3-му тижні розвитку ембріона відбувається бурхливе зростання трубки. Надалі він сповільнюється, через що трубка S-образно згинається, її венозний синус і передсердна частина повертаються вліво, вгору і назад. У цій стадії первинне передсердя, що включає і венозний синус, розтягується, утворюючи два вушка. Від загального шлуночка воно відокремлене предсердно-шлуночкової борозною, в свою чергу шлуночок відокремлений від цибулини вентрикуло-бульбарной борозною. У цих борозен первинна серцева трубка має звуження, на внутрішній поверхні яких закладаються ендокардіальні подушечки, службовці в подальшому основою для розвитку серцевих перегородок і клапанів.
Поділ серця на праву і ліву половини починається з кінця 3-го тижня завдяки одночасного зростання двох перегородок - однієї з передсердя, інший - з верхівки шлуночка. Ростуть вони з протилежних сторін в напрямку первинного предсердно-желудочкового отвори. В передсерді спершу утворюється первинна перегородка, що розділяє його на ліву і праву половини. У задній її частині є овальний отвір. У передньонижні відділі перегородка зростається з предсердно-шлуночковими клапанами. Незабаром починає розвиватися і вторинна перегородка. Згодом обидві перегородки зливаються і тільки овальний отвір залишається відкритим. Первинна перегородка прикриває його у вигляді фіранки, тому скидання крові відбувається в одному напрямку - справа наліво. У такому вигляді овальний отвір зберігається до народження дитини. З початком дихання і легеневого кровообігу підвищується тиск в передсерді (особливо в лівому), перегородка притискається до краю отвору і скидання крові з правого передсердя в ліве припиняється. На початку позаутробного життя овальне отвір закритий тільки функціонально, анатомічне закриття відбувається значно пізніше.
Міжшлуночкової перегородки починає розвиватися на 5-му тижні з м'язової частини первинного шлуночка, від верхівки в напрямку загального передсердно-шлуночкового отвору, від низу до верху, розділяючи його на дві частини. В її утворенні беруть участь ендокард і міокард. Біля кордону предсердно-желудочкового отвори вона має круглий отвір, яке в подальшому закривається перегородкою, яка проростає з цибулини. В подальшому з цього відділу утворюється мембранозная частина перегородки. До кінця 7-8-го тижня серце з двокамерного перетворюється в четирехкамерное.
У цибулині на 4-му тижні утворюється перегородка, в результаті чого виникає устя легеневої артерії і аорти. При проростанні перегородки в головний відділ цибулини загальний артеріальний стовбур ділиться на легеневу артерію і аорту, які між собою повідомляються за допомогою артеріальної протоки.
Міокард утворюється із зовнішнього (епікардіального) шару первинної серцевої трубки. На 2-му місяці на кордоні предсердно-шлуночкової борозни в м'яз вростає сполучна тканина, з якої формується фіброзне кільце предсердно-желудочкового отвори. М'яз передсердь в ході розвитку залишається тонше, ніж м'яз шлуночків.
У перші тижні ембріогенезу (до S-образного вигину серцевої трубки) в м'язі серця закладаються основні елементи провідної системи: синусно-передсердний вузол, передсердно-шлуночковий вузол, пучок Гіса і міоцити серцеві провідні (волокна Пуркіньє). Провідна система рясно забезпечена кровоносними судинами і між її волокнами є велика кількість нервових елементів.
Перикард утворюється з зовнішніх клітин первинної трубки серця.
В процесі закладки і формування серце переміщається з шийного відділу в грудній. Структурне оформлення серця і великих судин закінчується на 7-8-му тижні розвитку ембріона. Тому все аномалії розвитку серцево-судинної системи виникають від 3-ї до 8-го тижня гестації.
У плацентарний період розвитку зародка основні зміни зводяться до збільшення розмірів серця і обсягу м'язового шару, диференціації судин. У цей період з окремих частин серця і судин утворюється складна функціональна система - серцево-судинна.
Перший триместр вагітності (ембріональна фаза розвитку зародка) є критичним, так як в цей час закладаються найважливіші органи людини. При впливі на зародок несприятливих факторів (генетичних, фізичних, хімічних і біологічних) може порушитися складний механізм ембріогенезу серцево-судинної системи, в результаті чого виникають різні вроджені вади серця і магістральних судин.