胶原纤维主要化学成分是胶原蛋白，是结缔组织纤维的一种。在疏松结缔组织中排列成束，纤维束常有分支。它的化学特性是在酸性溶液中纤维膨胀，可被胃液消化，但不受碱性胰液影响，在沸水中可水解为白明胶。在电子显微镜下观察，胶原纤维由更细的胶原原纤维组成。通过生物化学和X射线衍射等技术的分析，表明胶原的基本分子单位是原胶原分子。胶原纤维和弹性纤维交织在一起组成了既有韧性、又有弹性，既能使器官与组织抵抗外来牵引力，又能保持形态和位置相对固定的疏松结缔组织。