人類使用天然纖維來製造紡織品已有好幾千年的歷史;若依本質而分,可包括植物纖維(vegetable or plant fibre)、動物纖維(animal fibre)和礦物纖維(mineral fibre),其中應用於紡織領域的植物纖維,以棉、麻為代表,另可包括木棉(kapok, 由常綠高大喬木類的木棉樹所得的種子纖維)、椰殼纖維、竹原纖維、蕉莖纖維及桑皮纖維等;動物纖維有毛和蠶絲等;礦物纖維則有石綿(又名石絨或石棉)等。石棉因為是礦物,所以不吸水,但可耐酸鹼,也可耐高溫。
由於源於自然界,所以天然纖維會因種類、品種、產地以及天候的不同而形成差異。例如同一品種的綿羊生長在澳洲或紐西蘭,羊毛品質可能結果大不相同。同樣是美國的棉花,今年的收成可能就會和去年有差異。甚至於同一個蠶繭,蠶寶寶前半段吐的絲,有可能跟後半段吐的絲有點不一樣。因為先天條件的關係,很難得到完全一模一樣構造的天然纖維,而這也是它的最大特徵。
由於天然纖維在組織構造上的不均一、精巧與複雜,讓它們有著與生俱來的形態、色澤、柔軟和彈性等特性,長久以來都一直是化學纖維模擬的對象,也考驗著科學家的智慧。