Il legno si forma negli alberi durante cinque processi biologici distinti e successivi: divisione cellulare, allungamento cellulare, ispessimento delle pareti cellulari, morte cellulare e produzione di durame. La chiave per la formazione del legno risiede nei diversi sistemi vascolari delle piante: cellule xilematiche più dure si replicano più velocemente rispetto alle cellule floem più morbide, motivo per cui gli alberi hanno più legno di altri materiali.
La formazione del legno inizia in quello che viene chiamato cambio vascolare, la parte dell'albero che sposta i nutrienti verso la parte interna della pianta. Il cambio vascolare fa parte di ciò che forma anelli sugli alberi. La parte esterna del cambio vascolare è più floscia, mentre la parte interna è xilema, meglio conosciuta come legno. Quando i nutrienti passano da floema a xilema, le cellule diventano allungate e più spesse. Queste celle più lunghe e spesse diventano legno.
Quando le cellule allungate raggiungono un certo punto, l'organismo programma queste cellule per morire rilasciando sostanze chiamate idrolasi. Questo processo uccide intenzionalmente le cellule mantenendo intatte le loro pareti. Queste pareti danno al legno la sua struttura tridimensionale.
A partire da agosto 2014, il processo generale di formazione del legno non è stato completamente compreso. Tuttavia, gli scienziati hanno iniziato a isolare i geni e gli enzimi che portano alla conversione di cellule vegetali vive in legno.
