Целлобиоза, как и мальтоза, состоит из двух остатков D-глюкозы и относится к дисахаридам типа гликозндо-глюкоз. Строение ее молекулы отличается от строения мальтозы только тем, что гликозидная связь между остатками моносахаридов начинается от гликозидного гидроксила, находящегося в 0-положении. Следовательно, молекула целлобиозы характеризуется наличием Р-1,4-гликозидной связи.