在初生（生長）植物細胞壁中，主要的碳水化合物是纖維素，半纖維素和果膠。 纖維素微纖維通過半纖維素系鏈連接以形成纖維素 - 半纖維素網絡，其嵌入果膠底物中。 在初生細胞壁中最常見的半纖維素是木葡聚糖。在草的細胞壁中，木葡聚糖和果膠的豐度減少，部分被另一種半纖維素的葡糖醛酸阿拉伯木聚糖取代。 原代細胞壁特征性地通過稱為酸生長的機制延伸（生長），由擴張蛋白介導，由酸性條件激活的細胞外蛋白質，其修飾果膠和纖維素之間的氫鍵。這起到增加細胞壁延伸性的作用。 植物表皮的初生細胞壁的外部通常用角質和蠟浸漬，形成稱為植物角質層的滲透性屏障。
次生細胞壁(Secondary cell walls)含有多種其他化合物，可改變其機械性能和滲透性能。 構成木材（主要是次生細胞壁）的主要聚合物包括：
纖維素，35-50％。
木聚糖，20-35％，一種半纖維素。
木質素，10-25％，一種復雜的酚類聚合物，滲透纖維素，半纖維素和果膠成分之間的細胞壁中的空間，驅除水分并加強細胞壁。
此外，在大多數植物細胞壁中發現結構蛋白（1-5％）; 它們被分類為富含羥脯氨酸的糖蛋白（HRGP），阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGP），富含甘氨酸的蛋白質（GRP）和富含脯氨酸的蛋白質（PRPs）。每一類的糖蛋白是被一個特征性的高度重復的蛋白質序列來定義。 大多數是被糖基化的，含有羥脯氨酸（Hyp）并在細胞壁中交聯。 這些蛋白質通常集中在特化細胞和細胞角落中。表皮的細胞壁可含有角質。 根部內皮層中的凱氏帶(Casparian strip)和植物樹皮的木栓細胞含有木栓質。 角質素和木栓質都是聚酯，其作用是水的運動的滲透屏障。碳水化合物，次級化合物和蛋白質的相對組成在植物之間以及細胞類型和年齡之間變化。 植物細胞壁還含有許多酶，例如水解酶，酯酶，過氧化物酶和轉糖基酶（transglycosylases），其作用是切割，修剪和交叉鏈接細胞壁聚合物。