Thành phần chính của xương là chất nền xương, là hỗn hợp của một protein dạng sợi được gọi là collagen và hydroxyapatite có ga, một hợp chất vô cơ chủ yếu được tạo thành từ canxi và phốt phát. Sự kết hợp của collagen dạng sợi và kết tinh canxi làm cho xương cứng và cứng và tăng cường độ bền kéo.
Ở trẻ em, các đầu và cạnh của xương chủ yếu là sụn mềm dẻo, được thay thế bằng chất nền xương cứng khi xương đạt đến kích thước đầy đủ. Bên trong hầu hết các xương lớn hơn và dài hơn trong cơ thể, có một lõi mô linh hoạt gọi là tủy, chịu trách nhiệm sản xuất cả tế bào máu đỏ và bạch cầu.