Pęcherz moczowy (łac. vesica urinaria) jest strukturą magazynującą mocz. Uchodzą do niego z jednej strony oba moczowody, z drugiej wychodzi cewka moczowa wyprowadzająca mocz.
Pęcherz moczowy swym kształtem dostosowuje się do zawartości. Wypełniony pęcherz zawiera około 350 ml moczu, jednak w niektórych przypadkach jego objętość może wzrastać do 1-2 litrów. Powiększający się zbiornik moczu wystaje wówczas nad spojenie łonowe.
Pęcherz moczowy jest workiem mięśniowym, w którym od zewnątrz można wyróżnić szczyt skierowany ku górze i do przodu, trzon pęcherza oraz dno skierowane do dołu i tylu. Od szczytu w stronę pępka biegnie więzadło pępkowe pośrodkowe, po bokach więzadła pępkowe boczne. Moczowody uchodzą do dna pęcherza, a bardziej do przodu wychodzi cewka moczowa.
Pęcherz moczowy mieści się w obrębie miednicy mniejszej, do tyłu od spojenia łonowego, a do przodu od odbytnicy. U kobiet pomiędzy odbytnicą a pęcherzem moczowym występuje macica i pochwa. Od góry i tyłu pęcherz moczowy przylega do otrzewnej. Z tyłu w miejscu ujść moczowodów otrzewna przechodzi na narządy leżące za pęcherzem (np. odbytnicę czy macicę) tworząc zagłębienia odbytniczo-pęcherzowe i pęcherzowo-maciczne. Jednak tylko szczyt oraz szczyt i tylna ściana pęcherza moczowego mężczyzn sąsiaduje z pętlami jelitowymi. Ściany boczne przylegają do mięśnia dźwigacza odbytu i zasłaniacza wewnętrznego. U kobiet dno pęcherza sąsiaduje z przeponą moczowo-płciową, zaś u mężczyzn z gruczołem krokowym, pęcherzykami nasiennymi, bańkami nasieniowodów i odbytnicą.
Umocowanie pęcherza odgrywa istotną rolę przy zwiększaniu jego objętości. U kobiet pęcherz moczowy łączy się ze spojeniem łonowym za pomocą więzadeł łonowo-pęcherzowych, u mężczyzn - więzadeł łonowo-sterczowe wzmocnione włóknami mięśniowymi. Ku tyłowi od pęcherza biegną więzadła odbytniczo-pęcherzowe u mężczyzn i pęcherzowo-maciczne.
Ściana pęcherza moczowego składa się z trzech warstw. Pierwsza to otrzewna okrywająca tylną ścianę pęcherza i szczyt lub błona zewnętrzna, która jest tkanką łączną występującą w miejscach pozbawionych otrzewnej. Drugą warstwę stanowi błona mięśniowa zawierająca włókna mięśniowe i sprężyste. Wewnętrzną, trzecią, warstwą jest błona śluzowa, której nabłonek to nabłonek przejściowy.
W warstwie mięśniowej występują włókna podłużne zewnętrzne i wewnętrzne oraz okrężne tworzące mięsień wypieracz moczu. W miejscu ujścia moczowodów i cewki moczowej mięśniówka tych struktur tworzy trójkąt pęcherzowy i powstający z niego zwieracz pęcherza. Część włókien obejmuje początkowy odcinek cewki moczowej (mięsień zwieracz cewki wewnętrzny). W dalszym odcinku znajduje się mięsień zewnętrzny cewki moczowej, który podlega naszej woli i leży na wysokości przepony moczowo-płciowej. Mocz stale spływa do pęcherza moczowego, z którego dopiero okresowo wypływa przez cewkę moczową. Główny udział w opróżnianiu pęcherza odgrywają mięśnie brzucha. Następnie dochodzi do rozluźnienia zwieraczy.
Unaczynienie tętnicze pęcherza moczowego pochodzi od tętnic pęcherzowych górnych, dolnych oraz odbytniczej środkowej będących odgałęzieniami tętnicy biodrowej wewnętrznej. Układ żylny tworzy sieci przechodzące w splot pęcherzowy skąd krew odpływa przez żyły pęcherzowe górne i dolne do żył biodrowych wewnętrznych, rzadziej przez połączenia do sąsiednich żył. Odpływ chłonki odbywa drogą węzłów biodrowych wewnętrznych, wspólnych i lędźwiowych.
Unerwienie pęcherza moczowego pochodzi zarówno z włókien współczulnych jak i przywspółczulnych. Pobudzenie układu współczulnego powoduje zatrzymanie moczu hamując działanie wypieracza, a pobudzając zwieracz pęcherza. Układ przywspółczulny działa przeciwnie. Dodatkowo działanie wypieracza moczu wspomagają mięśnie brzucha, a zwieracz pęcherza zwieracz cewki moczowej. Ośrodek odpowiedzialny za opróżnianie moczu mieści się w odcinku krzyżowym rdzenia kręgowego, zaś za wstrzymanie moczu odpowiada ośrodek zlokalizowany w części lędźwiowej.