羊毫是由羊毛制成。羊毛的主要成分为角蛋白，它由多种α-氨基酸残基构成，后者可联结成呈螺旋形的长链分子，其上含有羧基、胺基和羟基等，在分子间形成盐键和氢键等。长链之间由胱氨酸的二硫键形成的交键相联结。
上述化学结构决定羊毛的特性。如毛纤维大分子长链受外力拉伸时由α型螺旋形过渡到β型伸展型，外力解除后又恢复到α型，则其外观表现为羊毛的伸长变形和回弹性优良。羊毛较强的吸湿能力与侧链上的一些基团有关。羊毛较耐酸而不耐碱，是由于碱容易分解羊毛胱氨酸中的二硫基，使毛质受损。氧化剂也可破坏二硫基而损害羊毛。
