纖維素分子式C₆H₁₀O₅)_n（n為聚合度，一般高等植物纖維素的聚合度為7000—150000）。

纖維素的元素組成為：C=44.44%，H=6.17%,O=49.39%。

纖維素大分子的基環(huán)是脫水葡萄糖，其分子式為(C₆H₁₀O₅)。纖維素的化學結構是由D-吡喃葡萄糖環(huán)彼此以β- 1, 4-糖苷鍵以C1椅式構象聯(lián)結而成的線形高分子化合物，其結構表達式如下圖：

除兩端的葡萄糖基外，每個葡萄糖基上都有三個游離羥基，分別位于C₂、C₃和C₆位上，所以纖維素的分子可以表示為[[C₆H₇O₂(OH)₃]n,其中C₂和C₃位上為仲醇羥基，C₆位上為伯醇羥基，他們的反應能力不同，對纖維素的性質具有重要影響，如纖維素的酯化、醚化、氧化和接枝共聚，以及纖維素之間的分子間氫鍵作用，纖維素的溶脹與水解都與纖維素的羥基有關。

纖維素大分子兩端的葡萄糖末端基，其結構和性質不同，一端的葡萄糖末端基在C4上存在一個苷羥基，此羥基的氫原子易轉移，與基環(huán)上的氧原子結合，使氧環(huán)結構轉變?yōu)殚_鏈式結構，在C1處形成醛基，具有潛在還原性，固有隱形醛基之稱。左端的葡萄糖末端為非還原性的，由于纖維素的每一個分子鏈一端是還原性，另一端是非還原性，所以纖維素分子具有極性和方向性。
纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素和20～30%的木質素；纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的，人類最寶貴的天然可再生資源，全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達800萬噸。此外，用分離純化的纖維素做原料，可以制造人造絲，賽璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯類衍生物;也可制成甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚陰離子纖維素等醚類衍生物。

羧甲基纖維素鈉俗稱纖維素、羧甲基纖維素、cmc等多種稱呼，分子式C₈H₁₆NaO₈，是當今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類，廣泛地用于建筑建材、紡織印染、石油鉆探、造紙、陶瓷、合成洗滌、日用化工、石墨制品、鉛筆制造、卷煙、涂料、等行業(yè)，特別是近幾年來在石油鉆探行業(yè)得到了開發(fā)利用，生產(chǎn)水平和品種也有很大的進步。