羊毛是细长的实心圆柱体，呈卷曲状，纤维的组织结构分三层，即鳞片层、皮质层和髓质层。

鳞片层：鳞片层是羊毛的表层，它的生长有一定的方向，由毛根指向毛尖，每一鳞片在毛根的一端与皮质层相连，另一端向外撑开着，一片片覆盖衔接。鳞片在羊毛上的覆盖密度，因羊毛品种存在着较大的差异。鳞片层能使羊毛有良好的光泽。鳞片结构坚韧。

皮质层：皮质层是羊毛纤维的主要组成部分，它是由许多蛋白质细胞组成的，其组成物质叫做角朊或角蛋白质。细胞之间互相粘合，中间存在空隙。皮质层分为正皮质层和副皮质层两种。两种皮质层细胞分别聚集在毛干的两半边，并沿纤维轴向互相缠绕，称为双边异构现象。

髓质层：髓质层在羊毛纤维的中心部分，是一种不透明的疏松物质。含有大量髓质层的羊毛，性脆易断，卷曲少，干瘪的称为死毛。