Độ bền kéo của sợi thủy tinh cao hơn nhiều lần so với thủy tinh khối, nhưng các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc của sợi thủy tinh cũng giống như thủy tinh. Các giả thuyết về cấu trúc thủy tinh cho đến nay có thể phản ánh tình hình thực tế là" giả thuyết về cấu trúc vi tinh thể" và" giả thuyết cấu trúc mạng" ;.
Giả thuyết cấu trúc vi tinh thể tin rằng thủy tinh được cấu tạo từ các khối axit silicic hay" vi tinh thể" của silicon dioxide, và" tinh thể" được làm đầy bằng một dung dịch siêu lạnh của các khối axit silicic.
Giả thuyết về cấu trúc mạng tin rằng thủy tinh là một mạng lưới ba chiều không đều của tứ diện, tứ diện alumin hoặc tam diện bo-oxy của silica, và các khoảng trống giữa các mạng được lấp đầy bởi các cation như Na, K, Ca, Mg, v.v. Cấu trúc mạng ba chiều của tứ diện silica là cơ sở để xác định các tính chất của thủy tinh, và các cation được lấp đầy như Na và Ca được gọi là chất điều chỉnh mạng.
Một lượng lớn dữ liệu chứng minh rằng cấu trúc thủy tinh gần như có trật tự. Nguyên nhân là do có một số lượng và kích thước nhất định của các vùng được sắp xếp đều đặn trong cấu trúc kính. Quy luật này là do một số khối đa diện nhất định tuân theo sự sắp xếp đều đặn của các cấu trúc tinh thể tương tự. Tuy nhiên, các vùng có thứ tự không hoàn toàn tuần hoàn như cấu trúc tinh thể. Chúng không đồng nhất ở cấp độ hiển vi, nhưng đồng nhất ở cấp độ vĩ mô, phản ánh tính chất đẳng hướng của thủy tinh.