O mesoderma é uma das três camadas principais de um embrião em desenvolvimento, conhecidas como camadas de células germinativas. Outras camadas de células germinativas são a endoderme e a ectoderme. Quando o embrião se desenvolve, diferentes órgãos e partes do corpo se desenvolvem a partir dessas camadas de células germinativas. A partir do mesoderma desenvolvem-se os músculos, ossos, alguns tecidos da pele, tecidos conjuntivos, os sistemas reprodutivo e urinário e outros órgãos internos. Embriões de todos os animais complexos, incluindo humanos, contêm camadas mesodérmicas em seu desenvolvimento inicial.
O modo como o mesoderma funciona no desenvolvimento de um embrião é representativo do complexo processo pelo qual os humanos e outros vertebrados se desenvolvem no útero. Cada uma das várias camadas do embrião inicial começa como estruturas relativamente simples, depois muda e cresce para formar as numerosas partes interativas necessárias para criar uma criatura viva em funcionamento. Cada camada torna-se órgãos e tecidos que dependem de tecidos e órgãos criados em outras camadas, de modo que o desenvolvimento de cada camada deve ocorrer adequadamente para se desenvolver em um feto viável.
Dentro do próprio mesoderma existem camadas adicionais que se diferenciam em diferentes órgãos e partes do corpo durante a gestação. Cada uma dessas subdivisões se desenvolve em um conjunto diferente de órgãos e outros tecidos do corpo. As outras duas camadas, a ectoderme e a endoderme, eventualmente se tornam tecido externo, como pele e dentes (ectoderme) e tecido interno que reveste a maioria dos órgãos internos (endoderme). Este processo de desenvolvimento é semelhante entre a maioria dos vertebrados.
Uma das camadas do mesoderma é o mesoderma da placa lateral. Essa parte do tecido embrionário se divide em camadas que se desenvolvem na parede do corpo, bem como na parede dos intestinos e no sistema circulatório. Outra camada, a mesoderme intermediária, transforma-se nos sistemas urinário e reprodutivo. O mesoderma paraxial transforma-se nos músculos faciais, vértebras, músculos esqueléticos e na camada derme da pele. O cordamesoderma, ou mesoderma axial, desenvolve-se em várias partes da coluna vertebral.
Outro benefício desse meio de desenvolvimento é que um celoma, ou cavidade corporal, se forma no início do processo. Dentro dessa cavidade, há espaço para o desenvolvimento de vários órgãos internos. Quando o animal está maduro, a cavidade corporal, localizada no abdômen, abriga a maior parte dos órgãos vitais, protegendo partes delicadas e importantes do corpo como o coração, os pulmões e os intestinos. O revestimento da cavidade abdominal, chamado peritônio, também é derivado do mesoderma durante o desenvolvimento inicial.