De primaire structuur is de aminozuursequentie die de collageenpolypeptideketen vormt; het collageenmolecuul is samengesteld uit 3 linkshandige helices (secundaire structuur) van de polypeptideketens, die met elkaar verweven zijn om een rechtshandige helix (tertiaire structuur) rond de centrale moleculaire as te vormen; Intacte collageenmoleculen zijn ongeveer 280 nm lang en 1,5 nm in diameter; in de tweedimensionale structuur van type I collageenfibrillen (röntgendiffractiepatronen met kleine hoek en transmissie-elektronenmicrofoto's), passeren collageenmoleculen een of meer 4D-afstanden Verweven met een ander collageenmolecuul, vertegenwoordigt D de basisherhalingsafstand die wordt gezien in de kleine hoekröntgendiffractiepatroon, of de herhalingsafstand gezien in de elektronenmicrofoto. Omdat de lengte van collageenmoleculen ongeveer 4,4D is, resulteert de interleaving van collageenmoleculen in een gevouwen gebied van ongeveer 0,4D en een defectgebied van ongeveer 0,6D.
