پنبه از الیاف سلولزی و بر پایهٔ گلوکز است. در پنبه علاوه بر سلولز (به مقدار حدوداً بیشتر از ۹۵ درصد) مقداری وکس، پکتین، پکتوز، اسید پکتیک، رنگدانه یا پیگمنت و… وجود دارد

مولکول‌های سلولز پنبه که تحت عملیات مکانیکی و شیمیایی قبلی قرار نگرفته باشد، از پلیمرهای خطی که حاوی حداقل ۵۰۰۰ واحد انیدروگلوکز می‌باشند، تشکیل می‌گردد. معمولاً این مولکول‌ها در حالت جامد به شکل صفحات مسطح می‌باشند و در حضور آب این صفحات به طور منظم به هم چسبیده می‌باشند؛ ولی در بعضی مواقع برخی از آنها از این حالت مسطح (Flat form) تبعیت نمی‌کند و خمش‌های مولکولی (Chain folding) در بعضی از الیاف سلولزی مشاهده می‌گردد. مولکول‌های سلولز پنیه در حالت کاملاً گسترده و موازات محور فیبریل‌ها قرار دارند.

مطالعات بوسیلهٔ جذب تور ماورا قرمز (Infra red) نشان می‌دهد که اغلب گروه‌های هیدروکسیل با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار می‌سازند. پیوند بین صفحات مولکول‌ها احتمالاً بوسیلهٔ نیروهای واندروالس حاصل می‌شود.

اخیراً با روش ساترفیوژ تعداد ۱۰۰۰۰ واحد گلوکز که وزن مولکولی ۱۵۸۰۰۰۰ را نشان می‌دهد، برای سلولز پنبه ارائه شده است.

دیوار اولیه (Primary wall) پوسته‌ای به ضخامت ۰٫۱ میکرون با فیبریل‌های متقاطع و تحت زاویهٔ خطی نسبت به محور لیف تشکیل شده است. زمانیکه لیف متورم می‌گردد، تودهٔ سلولز یعنی دیوار ثانویه و فیبریل‌های آنها تحت زاویه ۲۰ تا ۲۵ درجه نسبت به محور لیف قرار دارند. به دیوارهٔ اولیه و مغز لیف، لومن (Lumen) فشار وارد می‌سازند.

سطح مقطع و تصویر طولی لیف پنبه در زیر میکروسکوپ نوری، حالت لوبیایی شکل دارد و مغز لیف یا لومن به صورت خطی دیده می‌شود.

به دلیل وجود مقداری پکتوز و رنگدانهٔ طبیعی، همواره پنبهٔ خام به رنگ زرد تمایل دارد.