首先在粗面内质网的核糖体上合成仅含有信号肽的原α链(pro-α-chain)，又称前原胶原（preprocollagen），原α链进入内质网。然后在内质网腔中通过分子内交联，三股前体肽自我装配形成三股螺旋，即前胶原(procollagen)。前胶原进入高尔基体，经过加工修饰，并在高尔基体反面网络被包进分泌小泡，然后通过与质膜的融合，分泌到细胞外。在细胞外，前胶原被两种专一性不同的蛋白水解酶作用，切除N端和C端的前肽，两端各保留部分非螺旋区，称为端肽区(telopeptideregion)，此时形成的是胶原(collagen)。胶原通过分子间交联进而聚合成胶原原纤维(collagenfibrills)，最后装配成胶原纤维（collagenfibers)。原胶原是可溶性的，但是，聚合成胶原纤维就成为水不溶的了。