Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tumbuhan. Sehingga secara kuantitas jumlahnya sngatlah besar. Di dalam biosfer terdapat sekitar 27 x 1010ton karbon yang terikat pada organisme hidup dan lebih dari 99% adalah tumbuhan. Dari karbon di atas ada sekitar 40% karbon terikat pada selulosa tumbuhan yag berarti total selulosa dalam dunia tumbuhan berjumlah sekitar 26.5 x 1010.

Selulosa terdapat pada semua tumbuhan mulai dari organisme primitive seperti rumput laut, flagelata dan bakteri sampai tumbuhan tingkat tinggi seperti pohon. Kadar selulosa tertinggi terdapat paa kapas/kapuk dan terendah terdapat pada bacteria. Di dalam kayu selulosa tidak hanya terikat dengan poliosa dan lignin namun terikat erat satu sama lain sehingga pemisahannya memerlukan perlakuan kimi yang intensif. Selulosa yang berhasil diisolasi tidaklah murni. Untuk keperluan analisis biasanya digunakan alfa selulosa.

Selulosa terdiri atas unit-unit anhidroglukopiranosa yang bersambung membentuk rantai molekul linear. Oleh karena itu selulosa bisa dinyatakan sebagai polimer linear glukan dengan struktur rantai yang seragam. Unit-unit terikat dalam ikatan 1-4 β glikosidik. Dua unit glukosa yang berdekatan bersatu dengan mengeliminasi satu molekul air di antara gugus hidroksil mereka pada karbon 1 dan karbon 4. Kedudukan β dari gugus OH pada C1 memutar melalui sumbu C1-C4 cincin piranosa. Unit ulang dari rantai selulosa adalah unit selobiosa dengan panjang 1.03 nm. Walaupun terdapat gugus OH yang sama pada kedua ujungnya namun gugus-gugus tersebut menunjukan perilaku yang berbeda. Gugus C1 OH adalah gugus hidrat aldehida yang diturunkan dari pembentukan cincin melalui ikatan hemiacetal intramolekul. Itulah sebabnya gugus OH pada akhir C1 mempunyai sifat pereduksi, sedangkan gugus OH pada akhir C4 pada rantai selulosa adalah hidroksil alkoholat sehingga bukan pereduksi.

Rantai selulosa memanjang dan unit-unit glukosa tersusun dalam satu bidang. Ada beberapa pendapat yang mendukung yaitu pertama ikatan β glukosidik. Hanya kedudukan β gugus hidroksil pada C1 dapat memperpanjang rantai molekul. Ikatan α-OH dan α-glikosidik masing-masing membentuk rantai molekul spiral seperti pada amilosa dan pati. Alasan ke dua diturunkan dari konformasi (penyesuaian) cincin piranosa. Cincin heksagonal bengkok seperti sikloheksana, piran dan puranosa, dapat membentuk berbagai konformasi yang bentuk-bentuknya adalah bentuk kursi dan bentuk perahu. Bentuk yang memiliki energi terendah adalah bentuk yang paling stabil (bentuk perahu) sedangkan bentuk yang memiliki energi yang tinggi (bentuk setengah kursi dan perahu) adalah betuk yang labil. Alasan ke tiga adalah dapat dilihat dari hubungan dengan konformasi cincin karena terdapatnya dua bentu kursi jika diperhatikan gugus –gugus OH. Gugus-gugus hidroksil tersebut dapat mempunyai kedudukan di atas dan di bawah cincin atau di dalam bidang cincin.

Berat molekul selulosa sangat bervariasi (50.000-2.500.000) bergantung pada asal sampel. Sebagai polimer linear ukuran rantai molekul selulosa dinyatakan dalam derajat polimerisasi (DP). Derajat polimerisasi akan berkurang karena pengaruh perlakuan bahan kimia yang sangat intensif pada proses pulping, Selain itu DP juga berkurang saat pohon menjadi tua yaitu DP paling tinggi terdapat dalam sel yang berdekatan dengan kambium dan menurun ke arah empulur/hati.

DP = Bobot molekul selulosa/bobot molekul satu unit glukosa