细胞壁由胞间层（中层）、初生壁和次生壁组成，胞间层能够将相邻细胞黏在一起形成组织。初生壁位于胞间层两侧，所有的植物细胞都具有。而次生壁则位于初生壁内部，由外(S1)、中(S2)、内(S3)三层组成，有时还会有一层内层。这样的厚壁对于水分和营养物质的透过有所限制。在某些植物的次生壁上，具有瘤层，并且还分化出特殊结构，例如纹孔和瘤状物。纹孔是细胞间物质流通的区域，而瘤状物则是次生壁内层上的突起。
细胞壁的主要组成成分是纤维素，纤维素形成了细胞壁的骨架，并含有其他物质。通过电子显微镜观察可发现，这种骨架由一层层平行排列的纤维素微丝构成，我们简称为微纤丝。随着每一层微纤丝的添加，微纤丝的排列方向也会发生变化，因此相邻层之间的微纤丝呈交错排列，形成了类似网状的结构。微纤丝之间的空隙通常被其他物质填充着。
