光镜下由胶原纤维所组成的纤维束的直径（2-15μm）差别很大。它可具有细致的波浪形的网络或粗的束状结构。前者见于真皮的乳头层，包括在表皮钉突之间的表皮下乳头内的波形网络，和在乳头下方在表皮钉突与乳头下血管之间所形成的窄条带。此外，毛囊-皮脂腺单位和汗腺及大汗腺也都被薄的胶原纤维网络锁包绕。因此，真皮乳头和皮肤附件周围的真皮被视为一个解剖学单位，即外膜真皮。

　　真皮组织中所有胶原纤维内原纤维束都是由I/III型胶原组成，也可有少量V型胶原参与。I型胶原（直径70-140MM）比III型胶原（直径40-65MM）的原纤维粗。真皮乳头层和真皮网状层分别以III型胶原和I型胶原为主，因而真皮浅层结构疏松、胶原纤维纤细，而真皮网状层结构致密、胶原束。皮肤中胶原微纤维直径约为600nm，在皮肤平面上分散排列，以维持皮肤的弹性。胶原微纤维上每间隔640-700nm具有横纹，这是由于组成胶原微纤维的原胶原分子上每隔一定距离即有易于染色的极性部位存在，因而在电镜下胶原纤维呈现特征性周期条纹。