المكون الرئيسي للصوف هو الكيراتين، الذي يتكون من مجموعة متنوعة من بقايا الأحماض الأمينية ألفا، والتي يمكن دمجها في جزيئات طويلة السلسلة في شكل حلزوني، والتي تحتوي على مجموعات الكربوكسيل، ومجموعات الأمين، ومجموعات الهيدروكسيل، وتشكل روابط ملحية بين الجزيئات. والروابط الهيدروجينية، وما إلى ذلك. وترتبط السلاسل الطويلة بروابط متقاطعة تتكون من روابط ثاني كبريتيد السيستين. يحدد التركيب الكيميائي أعلاه خصائص الصوف. على سبيل المثال، عندما يتم تمديد السلسلة الطويلة من جزيئات ألياف الصوف بواسطة قوة خارجية، فإنها تنتقل من الشكل الحلزوني من النوع α إلى النوع الامتداد من النوع β ثم تعود إلى النوع α بعد إزالة القوة الخارجية، فيكون مظهرها في تشوه الاستطالة ومرونة الصوف. ترتبط القدرة الاسترطابية الأقوى للصوف ببعض المجموعات الموجودة في السلسلة الطويلة. يعتبر الصوف أكثر مقاومة للأحماض من مقاومة القلويات لأن القلويات معرضة لمجموعات ثاني كبريتيد في سيستين الصوف، مما يؤدي إلى إتلاف الصوف. يمكن للعوامل المؤكسدة أيضًا أن تلحق الضرر بالصوف عن طريق تدمير مجموعات ثاني كبريتيد.
تشمل الخصائص الفيزيائية للصوف بشكل أساسي النعومة والطول والانحناء والقوة والاستطالة والمرونة والتلبيد والرطوبة واللون واللمعان. تعد النعومة إحدى خصائص العملية المهمة لتحديد جودة ألياف الصوف وقيمة استخدامها، والتي يتم التعبير عنها بقطر الألياف بالميكرونات أو عدد الجودة؛ كلما كانت النعومة أصغر، زاد العدد، وأصبح خيط الصوف المغزول أنعم.
يشمل الطول الطول الطبيعي والطول المستقيم، ويشير الأول إلى مسافة الخط المستقيم بين أطراف الخصلة، والأخير هو الطول الذي يتم قياسه عن طريق تقويم الألياف. تكون نسبة استطالة الشعر الناعم أعلى من 20%، والشعر شبه الناعم حوالي 10 إلى 20%. في ظل نفس النعومة، كلما زاد طول الصوف، زاد أداء الغزل وكانت جودة المنتج النهائي أفضل. يستخدم الانحناء على نطاق واسع كأساس لتقييم جودة الصوف. يتم غزل الصوف ذو الشكل الأنيق والمتناسق إلى خيوط ومنتجات ناعمة الملمس، مع مرونة ودفء جيدين. والشعر الناعم يكون كثير الانحناءات وذو كثافة عالية، والشعر الخشن يكون مموجاً أو مسطحاً بدون انحناءات. القوة والاستطالة لهما تأثير مباشر على صلابة المنتج النهائي. تشير القوة إلى الضغط الذي يتعرض له الصوف عند الكسر؛ تشير الاستطالة إلى الزيادة في الطول بسبب قوة الكسر. تختلف قوة الكسر لأنواع مختلفة من الصوف بشكل كبير.
تتناسب رقة نفس نوع الشعر مع قوته، وكلما زاد سمك الشعر زادت قوته. كلما زاد تطور النخاع ذو الشعر النخاعي، كلما كانت قدرته على مقاومة الكسر أسوأ. استطالة الصوف بشكل عام تصل إلى 20 إلى 50٪. تسمح المرونة للمنتج بالحفاظ على شكله الأصلي وهي خاصية لا غنى عنها للصوف للسجاد والبطانيات. تكون خصائص التلبيد والرطوبة للصوف أفضل بشكل عام. غالبًا ما يرتبط اللمعان بحالة التغطية على سطح الألياف. يتمتع الشعر الناعم بقدرة انعكاس ضعيفة للضوء، ويكون اللمعان أكثر نعومة؛ - أن يكون بريق الشعر الخشن قوياً ولامعاً. غالبًا ما يكون سبب اللمعان الضعيف هو تلف الطبقة المتقشرة.