厚壁组织与厚角组织不同，细胞具有均匀增厚的次生壁，并且常常木质化。细胞成熟时，原生质体通常死亡分解，成为只留有细胞壁的死细胞。根据细胞的形态，厚壁组织可分为石细胞（sclereid或 stone cell）和纤维（fiber）二类。
石细胞多为等径或略为伸长的细胞，有些具不规则的分枝成星芒状，也有的较细长。它们通常具有很厚的、强烈木质化的次生壁，壁上有很多圆形的单纹孔，由于壁特别厚而形成明显的管状纹孔道，有时纹孔道随壁的增厚彼此汇合形成特殊的分枝纹孔道。细胞成熟时原生质体通常消失，只留下空而小的细胞腔。
石细胞是细胞壁明显增厚且木质化，并渐次死亡的细胞。细胞壁上未增厚的部分呈细管状，有时分枝向四周射出。因此细胞壁上可见到细小的壁孔称为孔道或纹孔，而细胞壁渐次增厚所形成的纹理则称为层纹。
石细胞的形状大多是近于球形或多面体形，但也有短棒状或具分枝的，大小也不一律。石细胞常单个或成群的分布在植物的根皮、茎皮、果皮及种皮中，如党参、黄柏、，八角茴香、杏仁；有些植物的叶或花亦有分布，这些石细胞通常呈分枝状，所以又称为畸形石细胞或支柱细胞。
石细胞广泛分布于植物的茎、叶、果实和种子中，有增加器官的硬度和支持的作用。它们常常单个散生或数个集合成簇包埋于薄壁组织中，有时也可连续成片地分布。例如梨果肉中坚硬的颗粒，便是成簇的石细胞，它们数量的多少是梨品质优劣的一个重要指标。茶、桂花的叶片中，具有单个的分技状石细胞，散布于叶肉细胞间，增加了叶的硬度，与茶叶的品质也有关系。核桃、桃、椰子果实中坚硬的核，便是多层连续的石细胞组成的果皮。许多豆类的种皮也因具多层石细胞而变得很硬。在某些植物的茎中也有成堆或成片的石细胞分布于皮层、髓或维管束中。
纤维：纤维是细胞壁为纤维素或有的木质化增厚的细长细胞。一般为死细胞，通常成束。每个纤维细胞的尖端彼此紧密嵌插而加强巩固性。分布在皮部的纤维称为韧皮纤维或皮层纤维，这种纤维一般纹孔及细胞腔都较显著，如肉桂。分布在本质部的纤维称为木纤维，木纤维往往极度木质化增厚，细胞腔通常较小，如川木通。还有一种纤维，其细胞腔中有菲薄的横隔膜，这种纤维称为分隔纤维。此外，还有一种“晶鞘纤维”是一束纤维外侧包围着许多含草酸钙方晶的薄壁细胞所组成的复合体的总称，如甘草、黄柏等植物。
纤维是二端尖细成梭状的细长细胞，长度一般比宽度大许多倍。细胞壁明显地次生增厚，但木质化程度很不一致，从不木质化到强烈木质化的都有。壁上纹孔较石细胞的稀少，并常呈缝隙状。成熟时原生质体一般都消失，细胞腔成为中空，少数纤维可保留原生质体，生活较长的一段时间。
纤维广泛分布于成熟活体的各部分。尖而细长的纤维通常在体内相互重叠排列，紧密地结合成束，因此，更增加组织的强度，使它具有大的抗压能力和弹性，成为成熟植物体中主要的支持组织。
