Guzy szybko rosnące oraz wysokiej złośliwości histologicznej są znacznie słabiej odgraniczone, przyjmują bardziej pstry wygląd, mogą być kruche z widocznymi ogniskami martwicy, krwotoków i obecnością torbieli.
Mikroskopowo mięsak maziówkowy dwufazowy zawiera współistniejące dwie morfologicznie odmienne komponenty z komórek wrzecionowatych i nabłonkopodobnych o różnych wzajemnych proporcjach w tworzeniu utkania mięsaka.
Komponenta z komórek nabłonkopodobnych jest zbudowana z komórek od sześciennego do walcowatego kształtu, o dużym owalnym lub okrągłym jądrze z bogatą bladą cytoplazmą. Komórki tworzą gniazda, sznury lub struktury gruczołowe. Czasem komórki o płaskim lub sześciennym kształcie pokrywają struktury brodawkowate lub kosmkowate z rdzeniem z komórek wrzecionowatych. Możliwa jest metaplazja płaskonabłonkowa.
Komponentę z komórek wrzecionowatych budują jednolite komórki o wrzecionowatym kształcie z ubogą cytoplazmą, z małym, okrągłym jądrem komórkowym, granice komórek są niewyraźne, komórki są ułożone w gęste, równoległe arkusze, które przypominają utkanie włókniakomięsaka, zrąb zwykle jest skąpy. Mogą występować obszary ubogokomórkowe wykazujące obszary hialinizacji, zwyrodnienia śluzowego oraz ogniskowe zwapnienia.