La couche ovarienne plus profonde est constituée par un tissu conjonctif (stroma) au sein duquel, chez les mammifères, on décrit deux zone :
la medulla (zone vasculaire),
le cortex (zone parenchymateuse).
Medulla (zone vasculaire)
La zone vasculaire (medulla) s'étend du hile ovarien au centre de l'ovaire (sauf chez les équidés) et, comme son nom l'indique, est riche en vaisseaux.
Les artères ovariques ou ovariennes (homologues des artères et veines testiculaires, situées dans le cône vasculaire du cordon spermatique) proviennent également de l'aorte abdominale. Elles deviennent flexueuses et forment un réseau d'aspect spongieux duquel, partent, dans le parenchyme seulement, des artères précapillaires, puis les réseaux capillaires périfolliculaires.
Chez certaines espèces, en particulier chez la chienne et la chatte, on retrouve des interstitiocytes qui forment l'intestitium de l'ovaire. Ils proviendraient des cellules des follicules et forment des amas volumineux.
Partie externe du cortex ovarien
Chez les carnivores domestiques, le rete ovarii persiste, vestige embryonnaire (pendant du rete testis chez le mâle), qui ne possède aucune fonction.
Chez la femme, dans la région hilaire, se trouvent des amas de cellules apeléées cellules du hile ou cellules de Berger, retrouvées à côté de filet nerveux.
Cette zone vasculaire est très étendue chez la chienne, peu développée chez la chatte.
Cortex (zone parenchymateuse)
Le cortex (zone parenchymateuse), très vascularisé autour des follicules, est formé d'un conjonctif riche en fibres réticulaires et en cellules semblables à des cellules musculaires lisses.
Cette zone est très malléable car elle contient les follicules ovariens, dont la morphologie et l'évolution, cyclique, sont étudiées dans le cycle ovarien.