植物细胞壁中被木素侵填的过程。在维管植物中，细胞不同程度地被木质化，木素成为植物体内不可缺少的结构物质。木素具有增强细胞壁坚固性和粘结纤维的作用。高等植物在生长期间木素不断地在细胞壁中沉积。从初生壁至次生壁，积聚的木素越多，木质化程度越高。细胞在木质化过程中生活力下降，高度木质化的细胞，原生质消失成为死细胞，如导管、管胞和纤维细胞。

木素的结构较为复杂，不同植物的木素结构不同。裸子植物主要由松柏醇组成；双子叶植物由愈伤木醇和丁香醇组成。这些化合物都是苯丙基的衍生物，首先由苯丙氨酸解氨生成肉桂酸。肉桂酸经羟基化和甲基化可转化成有关的化合物，肉桂酸衍生的化合物生成肉桂酸辅酶A，并经NADPH还原为醛，然后再还原为有关的醇。这些单木质醇，首先其酚羟基氧化，这一氧化过程有过氧化物酶和过氧化氢参加，产生不稳定的酚氧自由基，这些自由基偶联生成二木质醇，进一步氧化，可转化成寡聚中间产物，然后逐步聚合并生成结构复杂的木素。其中过氧化物酶起着重要的作用，细胞壁和原生质体中存在多种过氧化酶同功酶。它在体外能催化香豆醇和松柏醇合成类似木素物质。木素的合成受多方面的调控，其中有前体的供应、前体运入细胞壁、木素的聚合反应等。同时还受激素的调节，如激动素存在时，可使培养的烟草细胞发生木质化。乙烯也能促进木素的合成。

木材的形成与木素的合成有关，如刺槐和杨树的早材主要是愈伤木醇木素，而晚材则以丁香醇木素为主。心材和离层的形成也与木质化有一定关系。组织的木质化程度与抗病性和抗寒性有某些联系。