La cellulose est un glucide de formule empirique CH2 O, ce qui signifie que sa structure moléculaire est un multiple de cette unité simple. C'est le principal polysaccharide structurel qui confère aux parois cellulaires végétales leur rigidité et leur résilience.
En tant que polysaccharide, la cellulose est un polymère de monomères de glucose liés par des liaisons β-1,4-glycosidiques. Ces chaînes peuvent atteindre des milliers d’unités de glucose, formant des fibres épaisses et étroitement tassées. La longueur et l'alignement de ces chaînes créent une matrice robuste qui fournit un support mécanique aux cellules végétales.
Bien que la cellulose et l’amidon soient des polymères de glucose, leurs arrangements diffèrent sensiblement. Dans l’amidon, tous les résidus de glucose pointent dans la même direction, conduisant à une structure compacte et facilement digestible. La cellulose, cependant, alterne l'orientation de chaque sous-unité de glucose, permettant aux chaînes adjacentes de former de nombreuses liaisons hydrogène. Ce réseau de liaisons agit comme une corde en nylon, conférant à la cellulose sa résistance exceptionnelle et la rendant idéale pour ses rôles structurels dans les tissus végétaux.
La cellulose est omniprésente non seulement dans les plantes mais aussi dans les matériaux du quotidien comme le coton, le papier et la majorité du bois. Selon les pages de biologie de Kimball, il s'agit probablement de la macromolécule la plus abondante produite par les organismes vivants.