木头是由树木生长过程中不断积累的生物质形成的。树木通过光合作用，利用阳光、水和二氧化碳，在叶绿素的作用下制造出葡萄糖，这是树木生长的基本能量来源。这些葡萄糖随后被转化为更复杂的碳水化合物，如纤维素和半纤维素，这些是构成木材的主要成分。
随着时间的推移，树木的茎干不断增粗，外层的树皮保护着内部的木质部。木质部由细胞组成，这些细胞死后仍然留在树木中，形成了硬质的木材。木材的结构是由这些细胞的壁和腔室组成，这些细胞壁主要由纤维素构成，提供了树木的支撑和强度。
在自然条件下，当树木死亡后，其木质部逐渐被微生物分解，但如果树木被砍伐或自然死亡后被埋藏，且环境条件适宜（如缺氧、湿润），木材就有可能被保存下来，经过漫长的地质年代，可能转变为化石燃料，如煤炭。
木材的物理和化学性质，如硬度、密度、颜色和纹理，取决于树木的种类、生长环境以及树木的年龄。不同种类的树木产生的木材在用途上也有所不同，有的适合建筑，有的适合制作家具，有的则用于制作纸张等。