林分结构由林分年龄、树种组成、树种特性尤其是树种的耐阴程度，林分自身的演替过程、立地条件、更新过程，以及自然灾害、采伐方式和强度等因素共同作用的结果。

林分的特征因子如直径、树高、形数、材积、树冠，以及复层混交林中的林层、年龄和树种组成等都具有一定的分布状态，表现出较为稳定的结构规律性。林分结构中最基本的是林分直径结构规律，它是林分内各种大小直径树木多少的分配状态，此外还有树高、干形、材积等主要测树因子的结构规律和特征。常用数理统计的分布律及特征数来拟合，并进行统计检验。调查掌握林分结构的基本规律，对发展森林经营技术，编制经营数表，开展林分调查，最大限度地发挥森林效益有重要意义。

在同龄纯林中，树木由于遗传特性及占有空间的不同，树高和直径均不相同，但一般规律是中等大小直径的林木株数居多，而小直径与大直径的株数较小。同龄林纯林直径结构一般地近似遵从正态分布，即以林分平均直径为峰点的单峰山状曲线；随着林分年龄增加，树木的胸径也随之变化，曲线的形状也会有所变化。幼龄林平均直径较小，直径正态分布曲线正偏且峰度为正值，属于截尾正态分布；随着林分年龄的增加，林分平均直径逐渐增大，直径正态分布曲线偏度和峰度均变小，林分直径分布逐渐接近正态分布曲线；过熟林的林分平均直径较大，形成宽而平的正态分布曲线。一般认为同龄林的林分直径分布是正态分布，但也可能符合γ分布和β分布。受经营管理活动影响，同龄林纯林林分直径结构也会呈现出截断或变形正态分布，若遭严重灾害及人为过强度抚育间伐或择伐，其林分直径结构也将发生根本变化。

异龄林直径结构分布是近似双曲线形式的反Ｊ形曲线，通常情况是最小径阶的林木株数最多，随着直径的增大，林木株数开始时急剧减少，达到一定直径后，株数减少幅度渐趋平缓。常用负指数函数分布和威布尔函数分布拟合。

异龄林的直径结构曲线类型多样而复杂。例如，由于人为或灾害原因仅保留少数林木，更新后所形成的林分或经过三次或三次以上连续更新所形成几个同龄林交叠起来的林分，林分直径分布呈间断或波纹状的反Ｊ形曲线；具有明显层次的复层异龄林分，直径分布呈双峰山状曲线；林冠层次不齐整的异龄林分，则呈现不对称的单峰或多峰山状曲线。

林分结构也可分为非空间结构和空间结构两类。非空间结构是基于胸径、树高、材积、树冠、林层、年龄和树种组成等林分调查因子来表示林分平均特征和分布状态，如直径结构分布、生长量和树种多样性等；林分空间结构是基于林木的相对位置，如大小比、混交度、角尺度等空间结构指数来表示林木的分布特征。此外，也有以地统计学理论为基础，来分析林木的空间状态。

林木的空间分布可分为规则分布、团状分布和随机分布等。人工林大部分属于规则分布，天然林有团状分布和随机分布。可应用半方差法、克里金插值法等统计方法来定量研究林木空间分布状态，也可用大小比、角尺度等空间指数来衡量。此外，多样性指数和混交度指数可量化林分结构的树种多样性。