因為在北半球樹木生長過程中，樹幹朝南一面受陽光照較多，形成層原始細胞也較迅速，徑向生長加快，結果莖幹南面的年輪也較寬，而在莖幹背陰朝北的一面，年輪則受到的陽光較少，形成層的原始細胞生長也比較緩慢，所以北邊的年輪就比較密。
年輪是樹木內的細胞和導管每年重複一次由大到小，材質由鬆到密的變化，從而就形成了色澤、質地不同的一圈圈環紋。年輪由形成層每年的活動而產生。春天的氣候溫和、雨量充沛，對樹木的生長有利，這是形成層細胞分裂旺盛，新產生的細胞大而明顯，導管又大又多，因此木材就顯得顏色淡，質地鬆軟。入夏以後，隨著氣溫增高。雨量減少，特別是到秋天，天氣漸冷，雨量更少，形成層活動減弱，分裂出的細胞形狀小，加上細胞壁厚，導管又少，木材顯得緻密而堅硬，顏色也深。
