Die Kollagensynthese findet hauptsächlich in den Fibroblasten statt, die sich im Bindegewebe befinden. Der Prozess beginnt im endoplasmatischen Retikulum der Zellen, wo die Vorläufermoleküle von Kollagen, sogenannte Prokollagen, synthetisiert werden. Diese Prokollagenmoleküle werden dann in den Golgi-Apparat transportiert, wo sie weiter modifiziert und schließlich in Vesikeln zur Zellmembran transportiert werden. Nach der Sekretion in den extrazellulären Raum werden die Prokollagenmoleküle durch Enzyme in reifes Kollagen umgewandelt und zu den charakteristischen Kollagenfibrillen zusammengefügt.