Węglowodany to związki organiczne lub zawierające węgiel o wzorze empirycznym CH2O, co oznacza, że wzór cząsteczkowy węglowodanu jest wielokrotnością tego prostego wzoru. Celuloza jest węglowodanem i kluczowym składnikiem ścian komórkowych roślin.
Celuloza jest polisacharydem, co oznacza, że jest polimerem składającym się z podjednostek cukru. Włókna celulozowe składają się z łańcuchów cząsteczek glukozy, które mogą mieć setki, a nawet tysiące jednostek. Te łańcuchy lub włókna tworzą twardą matrycę, która zapewnia wytrzymałość i wzmocnienie strukturalne ściany komórkowej rośliny.
Podobnie jak celuloza, skrobia jest również polimerem cząsteczek glukozy. Różnice między nimi służą jednak do wyjaśnienia, dlaczego celuloza jest znacznie silniejsza – a co za tym idzie lepszym składnikiem ścian komórkowych. W skrobi wszystkie cząsteczki glukozy mają tę samą orientację, podczas gdy w celulozie każda podjednostka glukozy jest „odwrócona” w stosunku do swoich sąsiadów. W związku z tym struktura celulozy – w przeciwieństwie do skrobi – stwarza możliwości, aby sąsiednie łańcuchy tworzyły ze sobą wiązania wodorowe. Te wiązania wodorowe utrzymują łańcuchy razem jak pasma nylonowej liny, tworząc wytrzymałe, sprężyste włókno.
Bawełna i papier są zrobione z celulozy, a drewno w dużej mierze (choć nie w całości) składa się z celulozy. Według Biology Pages Kimballa celuloza jest prawdopodobnie najobficiej występującą makrocząsteczką wytwarzaną przez żywe organizmy.