Tim thai đã bắt đầu hình thành từ ngày thứ 16 của thai kỳ. Lúc này, phôi thai xuất hiện hai mạch máu tạo thành hai ống dẫn của tim. Mặc dù lúc này hình dáng của tim thai vẫn chưa hình thành, nhưng nó đã bắt đầu đập do hoạt động co bóp như một quả tim thực thụ. Vào tuần thứ 4, tim thai cũng hoàn thiện hơn.

Đến cuối tuần thai thứ 5, phôi thai hình thành nhiều tế bào hơn và bắt đầu có hình hài, thì một hạt nhỏ ở giữa phôi sẽ phát triển thành tim thai. Đây là cột mốc rất quan trọng bởi một khi thai nhi có tim thai chứng tỏ đã có sự trỗi dậy của một mầm sống!

Đến tuần thứ 7, tim thai lớn dần lên và bắt đầu phân chia thành buồng trái và buồng phải.

Tim thai bắt đầu đập nhẹ ở tuần thai thứ 11 và đến khoảng tuần 12 thì gần như đã hoàn thiện.

Ở tuần thai thứ 14, tim thai đập rõ ràng hơn. Đến tuần thứ 16 đã có thể bơm máu với lượng khoảng 24 lít/ngày và số lượng này sẽ tiếp tục tăng cùng với sự phát triển của bé. Lúc này, tim đã hoàn chỉnh về mặt cấu tạo và đảm nhiệm chức năng của mình.

Từ các tuần thai tiếp theo cho đến lúc bé chào đời, tim của thai nhi tiếp tục lớn hơn về kích thước, khối lượng. Bình thường tim thai đập từ 120 - 160 lần /phút.

Tim thai chia làm 2 phần, 1 phần ở bên ngực phải với khoảng 1 phần 3 quả tim, phần còn lại ở bên ngực trái với khoảng 2 phần 3 quả tim. Trục tim bình thường lệch trái khoảng 45 độ.