Gỗ hình thành trên cây trong năm quá trình sinh học liên tiếp và khác biệt: phân chia tế bào, kéo dài tế bào, dày thành tế bào, chết tế bào và sản sinh ra gỗ. Chìa khóa của sự hình thành gỗ nằm ở các hệ thống mạch khác nhau trong thực vật - tế bào xylem cứng hơn tái tạo nhanh hơn tế bào phloem mềm hơn - đó là lý do tại sao cây cối có nhiều gỗ hơn các vật liệu khác.
Quá trình hình thành gỗ bắt đầu từ phần gọi là mạch gỗ, phần của cây di chuyển chất dinh dưỡng vào phần bên trong của cây. Cambium có mạch là một phần của những gì hình thành các vòng trên cây. Phần bên ngoài của cambium có mạch là phloem mềm hơn, trong khi phần bên trong là xylem, hay được gọi là gỗ. Khi các chất dinh dưỡng chuyển từ phloem sang xylem, các tế bào trở nên dài ra và dày hơn. Những tế bào dài hơn, dày hơn này sẽ trở thành gỗ.
Khi các tế bào kéo dài đến một điểm nhất định, sinh vật sẽ lập trình các tế bào này chết đi bằng cách giải phóng các chất gọi là hydrolase. Quá trình này cố ý giết chết các tế bào trong khi vẫn giữ nguyên các bức tường của chúng. Những bức tường này tạo cho gỗ cấu trúc ba chiều.
Tính đến tháng 8 năm 2014, quá trình hình thành gỗ tổng thể vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã bắt đầu phân lập các gen và enzym dẫn đến việc chuyển đổi các tế bào thực vật sống thành gỗ.
