羊毛是細長的實心圓柱體，呈捲曲狀，纖維的組織結構分三層，即鱗片層、皮質層和髓質層。
鱗片層：鱗片層是羊毛的表層，它的生長有一定的方向，由毛根指向毛尖，每一鱗片在毛根的一端與皮質層相連，另一端向外撐開着，一片片覆蓋銜接。鱗片在羊毛上的覆蓋密度，因羊毛品種存在着較大的差異。鱗片層能使羊毛有良好的光澤。鱗片結構堅韌。
皮質層：皮質層是羊毛纖維的主要組成部分，它是由許多蛋白質細胞組成的，其組成物質叫做角朊或角蛋白質。細胞之間互相粘合，中間存在空隙。皮質層分爲正皮質層和副皮質層兩種。兩種皮質層細胞分別聚集在毛乾的兩半邊，並沿纖維軸向互相纏繞，稱爲雙邊異構現象。
髓質層：髓質層在羊毛纖維的中心部分，是一種不透明的疏鬆物質。含有大量髓質層的羊毛，性脆易斷，捲曲少，乾癟的稱爲死毛。
