膠原蛋白在哺乳動物體內大量存在，獨特的三螺旋構象是其理化特性和生物學活性的基礎。膠原蛋白是哺乳動物體內含量最多、分布最廣的功能性蛋白，至少有28種不同的類型，占人體蛋白質總量的25-30%，起到維持皮膚與肌肉彈性、增強鈣質與骨細胞結合、聯結骨骼與肌肉、保持眼角膜透明等作用。結構上，由3條肽鏈交互纏繞形成三螺旋結構，眾多膠原大分子又可彼此并排形成纖維相互交聯的結構，使最終產物具備較高機械強度。
膠原蛋白功能各異，以Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型膠原產業化運用較多。目前已發現的人類體內至少有28種膠原蛋白，常見膠原類型為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型，大多分布在皮膚和肌腱等組織中。其中，Ⅰ型膠原含量最多，約占膠原總量的80%-90%，大量存在于成人皮膚、骨骼與肌腱組織中，纖維直徑粗大，起到組織功能結構的支撐的作用；Ⅱ型主要存在于軟骨組織，可以對損傷軟骨進行修復，應用于關節腔的潤滑；Ⅲ型是幼稚、纖細的膠原，主要存在于嬰幼兒的皮膚中，起到保持皮膚彈性和損傷修復的作用。目前，學界對Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型膠原蛋白研究較為透徹，市場上產業化運用較多。
膠原蛋白在皮膚中起鎖水支撐作用，使皮膚光滑平整。皮膚真皮層主要由膠原蛋白纖維、彈性纖維構成框架，提供最基本的支撐作用。膠原蛋白的網狀結構為皮膚提供了保護和彈性，相當于一張細密的彈力網，鎖住水分并支撐皮膚。同時，膠原蛋白是高度親水性的物質，纖維之間富含水分、細胞外基質和功能性細胞，為表皮層提供水分和營養，皮膚也就更加飽滿和緊致。年輕的皮膚中膠原蛋白纖維密度高、粗壯，所以皮膚光滑平整，具有較好的彈性。隨著皮膚衰老，皮膚中的膠原含量逐漸降低，并且膠原纖維增粗、聚集成團，晚期則呈現萎縮狀態。
