Su aspecto histológico es similar al de la forma superficial pero, en este caso, se afecta todo el espesor de la mucosa. Todo ello conduce a una reducción en el número y tamaño de las glándulas y, paralelamente, de las células principales y parietales. Este fenómeno se observa endoscópicamente en forma de mucosa pálida y aplanada que deja ver los vasos de la submucosa. Se detecta más fácilmente en fundus gástrico, no siendo infrecuente encontrar áreas con metaplasia intestinal.

La forma extrema de gastritis atrófica es la denominada atrofia gástrica, cuyo rasgo definitorio es la desaparición irreversible de las glándulas fúndicas.