在樹木(直徑)的生長過程中，氣候交替的明顯變化形成的木材具有輪狀結構。也就是說，在一個生長周期中，樹木形成一層從形成層向內分裂的木質部，圍繞髓心形成一個同心圓。
溫帶、寒帶、亞熱帶地區的樹木一年只生長一層木材，所以稱為年輪。在熱帶或亞熱帶地區，有些樹木的生長季節只與雨季和旱季的交替有關，一年內會形成幾圈木層，所以稱為生長輪。本質上，最后一個年輪是生長輪，但生長輪不能等同于年輪。但在原木的宏觀鑒別中，年輪和生長輪很難判斷，稱之為生長輪更為合理。
年輪的寬度因樹種、樹齡和生長條件而異。泡桐和臭椿的年輪較寬，而黃楊木和紅豆杉的年輪通常較窄。有些樹種在同一橫截面上，同一年輪的寬度不同。
在樹木的生長季節，由于細菌和昆蟲的損害，以及霜凍、火災或干旱等氣候突變的影響，樹木的生長暫時中斷；如果災情不嚴重，樹木會在短時間內重新生長，在同一個生長周期內，形成兩個或兩個以上的年輪，一般稱為假年輪或偽年輪。假年輪的界限不如規則年輪明顯，常呈不規則圓形，如馬尾松、杉木、柏樹等。
偶爾，老樹或壓縮樹中的一些年輪本身并不完整，其起點和終點都在相鄰的年輪上，這種年輪稱為不連續年輪。
樹木年輪是樹木生長的整個生命過程的反映。研究樹木年輪在林業生產、材料評價利用和古氣候分析等方面具有重要的科學價值。
在林業生產中，樹木的大致年齡可以根據基礎附近的樹木年輪數來計算。在生長過程中，外界條件(氣候變化)對年輪寬度影響很大，在科學研究中有一定價值。
年輪寬度可以反映樹木的生長速度，對于同一樹種，可以判斷其對環境的適應能力。
單位厘米的年輪數是估算木材物理力學性質的依據之一。木材的質量，也就是木材的物理力學性質，用最后一個年輪就可以大致判斷出來。有些特殊材料對每厘米年輪數有一定要求，如小提琴用馬尾松，要求每厘米4~6個年輪。一般來說，年輪寬度均勻的針葉樹木材強度高；年輪寬的環材強度高。
年輪的寬度、特征和形狀是木材識別的重要依據之一。
年輪寬度可以估算歷史氣候變化(見樹木年表和古樹研究)。
對當年木材化學成分的分析可以監測空氣污染的程度和污染源的類型。
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