當人们锯断树干时，在木材的横截面上可以看到许多深深浅浅的同心环纹。这些年轮与树木的年龄有关，每年都会增加一圈，因此被称为年轮。年轮有一个显著的特点，那就是无论粗细如何，弯曲与否，总是一圈深，一圈浅地交替排列。为什么年轮会有深浅不同的现象呢？我们知道，植物的生长发育都是细胞不断分裂的结果，茎干的增粗也不例外，但只有双子叶多年生木本植物才能不断增粗。这是因为它们茎的树皮（韧皮部）和木质部之间有一种特殊的组织，在植物学中称为形成层。形成层向外分裂的细胞形成树皮（韧皮部），向内分裂的细胞形成木质部。但是，它们分裂产生的细胞数量有很大差异，向内分裂产生的细胞比向外分裂产生的细胞多得多，因此木质部不断增粗，而树皮的厚度基本保持不变。此外，形成层细胞的分裂速度会受到季节影响，从而表现出周期性变化。在春夏两季，天气温暖，雨水充足，形成层分裂出的新生细胞又大又多，因此，这段时期形成的木材质地疏松，颜色较浅；到夏末至秋季，气温和水分等条件逐渐不利于植物生长，形成层的分裂速度减慢，分裂出的细胞也变得比较小，因此，这段时期形成的木材质地紧密，颜色就较深。到了冬天，树木进入休眠状态，形成层停止分裂，树木也不再生长。正是由于季节变化的周而复始，导致形成层分裂速度也发生周而复始的变化，才使我们见到的年轮有了深深浅浅的形态。
但并非所有植物都有形成层细胞，都能增粗自己的“腰身”。事实上，在植物界中，只有裸子植物和双子叶植物才有这种形成层。例如，许多属于单子叶植物的草本植物，由于没有形成层组织，就无法增粗它们的茎干。
在深深浅浅的年轮中，还隐藏着许多只有植物学家才能解读的信息。事实上，每个年轮都包含一层较宽的浅色和一层较窄的深色，它们就像自然界的“特殊文字”，忠实地记录了树木生长地区的气候环境变化情况。因为，在优越的气候条件下，树木生长良好，木质部增加得多，年轮也就显得比较宽。反之，如果某一圈年轮比较薄的话，就说明那一年的气候比较差，比如寒冷、干旱、病虫害等。除此以外，我们还可以利用年轮来测定死去多年的老树的生存年代。例如，如果有连续三年的干旱，就会使得树木形成三个较狭窄的年轮，这对于同一地区同一时期生长的树木都是一样的，无论它是大树还是小树。这样，我们就可以从一棵活着的树上找出干旱发生的准确年代，再从死去的老树上找出相应的年轮，这样就可以推算出老树的生存年代了。