Химический состав человеческого дентина включает в себя минеральный компонент в виде кристаллов апатита (около 70%), органический матрикс (20%) и воду (10%). Объем того или иного компонента может варьироваться в зависимости от размера зуба, формы, его расположения в зубном ряду, а также возрастных изменений или заболеваний твердых тканей зубов.
Уже известно, что разные морфологические структуры дентина, такие как дентинные канальцы, контурные линии роста (Эбнера и Оуэна), зернистый слой Томса, интратубулярный, интертубулярный и интерглобулярный дентин, демонстрируют гистологические различия в структуре дентина.
Дентинные канальцы, заполненные гликопротеином, наделяют дентин высокой проницаемостью. Совокупность коллагеновых волокон, неколлагеновых белков, и гликозамингликанов создает матрикс,
способный поглощать большое количество воды, что объясняет естественную влажность данного субстрата. Большинство коллагеновых волокон относятся к коллагену I типа, имеют диаметр 50-100 нанометров и располагаются под наклоном или перпендикулярно к дентинным канальцам. Количество коллагеновых волокон снижается от поверхностного дентина к глубокому всвязи с большим размером дентинных канальцев последнего.