La madera se forma en los árboles durante cinco procesos biológicos distintos y sucesivos: división celular, elongación celular, engrosamiento de la pared celular, muerte celular y producción de duramen. La clave para la formación de madera reside en los diferentes sistemas vasculares de las plantas: las células xilema más duras se replican más rápido que las células del floema, por lo que los árboles tienen más madera que otros materiales.
La formación de la madera comienza en lo que se denomina cambium vascular, la parte del árbol que mueve los nutrientes hacia la parte interna de la planta. El cambium vascular es parte de lo que forma anillos en los árboles. La parte exterior del cambium vascular es el floema más suave, mientras que la parte interna es el xilema, mejor conocido como madera. Cuando los nutrientes se cruzan de floema a xilema, las células se alargan y se vuelven más gruesas. Estas células más largas y más gruesas se convierten en madera.
Cuando las células alargadas alcanzan cierto punto, el organismo programa estas células para que mueran liberando sustancias llamadas hidrolasas. Este proceso mata intencionalmente las células mientras mantiene intactas sus paredes. Estas paredes le dan a la madera su estructura tridimensional.
A partir de agosto de 2014, el proceso general de formación de madera no se entendió completamente. Sin embargo, los científicos han comenzado a aislar genes y enzimas que conducen a la conversión de células vegetales vivas en madera.
