纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜乃至原子力显微镜（AFM）下能被直接观察到的结构。诸如纤维的外观形貌、表面结构、断面结构、细胞构成和多重原纤结构，以及存在纤维中的各种裂隙和孔洞。
一般将形态结构按尺度和部位分为表观形态、表面结构和微细结构三类。表观形态，主要讨论纤维的外观的宏伟形状和尺寸，包括纤维的长度、粗细、截面形状和卷曲或转曲等。表面结构，主要涉及纤维表面的形态及表层的构造，是微观形态和尺度的问题，微细结构，是指纤维内部的有序区（结晶或趋向排列区）和无序区（无定形或非结晶区）的形态、尺寸和相互间的排列与组合，以及细胞构成与结合方式。
由于显微观察术的发展，微细结构的尺度已覆盖了纤维晶区的的一般尺寸（20~200nm），并可达到1nm尺度，甚至0。1nm（A0级）。因此，聚集态结构和分子结构的内容，已可或将可在以观察学为基础的纤维微细结构中讨论。纤维是柔软细长物，其微细结构的基本组成单元大多为细长纤维状物质，统称为原纤（fibril），故纤维微细结构的主题内容是纤维的原纤结构与排列。
大多数的造纸纤维是(树木的)韧皮纤维，它们起到树根和树叶间水分和营养物质的输送作用。纤维是中空的管，由木素粘连在一起。木素硬脆，在光线照射下随着时间延长而变黄。原料中的半纤维素与木素是共存的。半纤维素与木素来连接的纤维间区域被称为胞间层，它们把原纤维连接起来。半纤维素和木素也存在于整个纤维壁中，连接在一起成为润湿的微纤维。
纤维的表面由线状的长原纤维组成，横截面积为400nm×400nm。这些原纤维也可以分成更细小的纤维，横截面积为10nm×10nm，它们被称为微原纤维。每个微原纤维又由数百根纤维素大分子平行捆在一起组成。
纤维壁由四个不同的层组成。外面第一层壁的每个细胞非常薄，无规律地排放在纤维上。第二层由S1、S2、S3组成，原纤维以平行螺旋状排列，只是各层与纤维的轴向的夹角不同。内层的第二层S2是最厚的，占纤维素纤维的80%～95%。
