Kemiklerimiz canlı ve cansız bölümlerden oluşur. Kemiğin canlı bölümleri, kıkırdak hücreleri, kemik hücreleri, fîbröz bağ dokusu, kan damarları ve sinirlerdir. Kıkırdak ve kemik hücreleri mineral kalıntıları ile çevrelenmiştir. Bu mineraller jelatin içerisinde çökelir. Genellikle kalsiyum karbonat ve kalsiyum fosfat yapısındadırlar. Yetişkin bir kişide, canlı, öğeler toplam kemik yapısının üçte birini, cansız öğeler ise üçte ikisini oluşturur. Küçük bir bebekte kemiklerin büyük çoğunluğu kıkırdak halindedir. Çocuklarda iskelet sisteminin daha esnek ve dış etkilere karşı daha dirençli olmasını sağlayan bir yapı özelliğidir bu. Büyüklerde kemikler kuru bir ağaç dalının kırılması gibi kopma biçiminde ikiye ayrılır. Oysa küçük çocuklarda; kemikler, yaş ağaç dalı gibi bir tarafta bütünlüğünü sürdürecek biçimde kırılır. Buna, yaş ağaç karığı denir.

Kıkırdağın, minerallerin çökelmesiyle sertleşmesine kemikleşme denir. Kemikleşme ilerledikçe kemikler, daha sert ve daha büyük ağırlıklara dirençli hale gelir. Fakat kırılma olayı daha kolaylaşır. Yaşlılarda kemiklerin canlı bölümü çok azalmıştır. Onlarda en ufak bir düşme sonucu önemli tanklar meydana gelmesinin nedeni budur.

İnsan Kemik yapısındaki kıkırdak, geçici kıkırdak ve kalıcı kıkırdak olmak üzere iki şekilde bulunur. Geçici kıkırdak kemiğin oluşumunda öncülük yapar. Kalıcı kıkırdak ise hayat boyu özenliğini korur. Dış kulak kıkırdağı, burun kıkırdağı, soluk borusu kıkırdakları kalıcı kıkırdağa örnek verilebilir. Omurları birleştiren omurga diskleri de kıkırdak yapılardır. Kalıcı kıkırdaktan yapılmış bu gibi yapılar, iskelet sistemine direnç ve sanki bir amortisör gibi esneklik verirler. Burnumuzdaki kıkırdak yapı olmasaydı, en ufak bir darbede burun kırılabilirdi.

Bir kemik uzunluğuna kesilecek olursa, en dışta periost denilen ve kemiğin ana gövdesini saran bir zar yapı görülür. Kemiğin kan damarlarından en zengin bölümü burasıdır. Bu damarlar, periostu delerek kemiğin iç bölümlerine de ilerler. Periost, kemiğin beslenmesini ve kendisini yenilemesini sağlar. Kemiğin sertleşmesine, hücrelerin üremesine kırılan kemiğin onarılmasına katkıda bulunur.

Kemiklerin iki ucunda eklem kıkırdağı denilen kaygan bir yapı bulunur. Hareket sırasında kemiklerin uç uca değerek aşınmasını engeller. Bunun altında kemiğin uçtaki bölümünde sünger kemik yapısı vardır. Sünger gibi gözenekli olduğu için bu isim verilmiştir. Bunların içerisinde kan yapımında görev alan kırmızı kemik iliği vardır. Kemiğin ortasındaki boşlukta ise büyük oranda yağ dokusundan ibaret sarı kemik iliği vardır. Kemik iliğinin bu tipinde de zengin kan damarları bulunur ve bir kısım akyuvarların yapımında görev alır.

Kemik gövdesinin ana yapısını periostun yaptığı sert kemik dokusu oluşturur. Çok sayıca havers kanalındaki kan damarlan kemiğin beslenmesini sağlar.

Kemiğin iç yapısı, dayanıklılığı nedeniyle bir mikroskobik harikadır. Vücutta oldukça büyük bir alan kaplayıp, çok önemli işlevleri olan iskeletin bu kadar hafif, ancak bir o kadar da dayanıklı olmasındaki sır, kemiklerin yapısındadır. Bilimadamlarının bir “mühendislik harikası” olarak adlandırdıkları kemiklerin içleri, hayranlık uyandıracak bir tasarıma sahiptir.

Hatta mühendisler yirminci yüzyılın ikinci yarısında yapımı oldukça zor, uzun ve masraflı olan gökdelen, köprü gibi büyük ve yüksek yapılar için kemiğin yapısına benzeyen bir teknik geliştirdiler. Kafes sistemi adı verilen bu yönteme göre yapının taşıyıcı elemanları tek parça değil, birbiri içine geçmiş kafes şeklinde çubuklardan oluşmaktaydı. Ancak bilgisayarların yapabileceği karmaşık hesaplarla, kemiklerin tasarımındaki bu yöntem kullanılarak, büyük köprüler ve endüstriyel yapılar çok daha dayanıklı ve daha ucuza inşa edildi.

Kemiklerdeki kafes yapının sağlamlığı mühendisler için de esin kaynağı olmuştur. Kemiğin yapısına benzeyecek şekilde geliştirilen inşaat teknikleri sayesinde çok daha dayanıklı ve ucuz yapılar inşa edilmiştir.
Ancak burada gözardı edilmemesi gereken çok önemli bir nokta vardır. Kemiğin içindeki sistem bu binaların inşasında kullanılan teknikten çok daha komplekstir. Kemikler birbirine zıt gibi görünen iki özelliğe aynı anda sahiptir. Sağlamlık ve hafiflik… Mühendislerin inşa ettikleri binalar ise kullanılan malzeme nedeniyle aynı anda bu iki özelliğe birden sahip değildir. Kemiklerdeki gözenekli ve boşluklu yapı ise onun hafif olmasına neden olmaktadır. Ancak bunun yanında kemikler çok sağlam ve dayanıklıdırlar.

Kemiğin yapısındaki hafiflik ve sağlamlık kriterlerinin altını bir kez daha çizmekte fayda vardır. Çünkü bu iki özelliğin birarada olması insana çok büyük kolaylıklar sağlarken, tam aksi insan için öldürücü olabilirdi. Kemikler bu özelliklerden yalnızca birine sahip olsalardı, örneğin sağlam olup aynı zamanda ağır olsalardı, tüm iskelet insanın taşıyabileceği ağırlığın çok üzerinde olurdu.

Bu ağırlık nedeniyle insanın hareket imkanı azalır, günlük hayatı çok kısıtlanırdı. Ayrıca bu sertlik ve gevrekliğin sonucu olarak en ufak bir darbede kemiklerde kırılma ve çatlama olabilirdi.
Bunun tam aksi olsaydı yani kemikler yine hafif olup, sert olmasaydı, bu durumda vücut şu an olduğu şekliyle olmaz, pelte halinde bir deri kütlesine benzerdi. Bu haldeyken beyin, kalp gibi hayati öneme sahip birçok organ her an tehlikeye maruz kalırdı.
Üstelik insan vücudundaki kemikler bulundukları bölüme göre farklı özelliklere sahip olurlar. Bütün kemikler esnektir ve dayanıklıdır, ancak bunların oranı birbirinden farklı olabilmektedir.

Örneğin göğüs kafesinde, kalp ve akciğer gibi hayati organları koruyacak kadar sağlam olan kemikler, aynı zamanda sürekli olarak akciğerlere havanın dolmasını ve boşalmasını sağlayacak şekilde genişleme ve büzülme özelliğine de sahiptirler. Eğer akciğeri koruyan göğüs kemikleri kafatası gibi sert kemiklerden oluşmuş olsaydı, nefes almak neredeyse imkansızlaşır, akciğer her nefes alışımızda bu sert kemikler arasında sıkışır kalırdı. Buraya kadar sıralanmış özelliklerinde de görüldüğü gibi kemiklerdeki tek bir özelliğin dahi ayrıntılı olarak incelenmesi insanın önüne pek çok yaratılış mucizesini çıkarmaktadır. Ancak kemiklerdeki özel yapılar sadece bunlarla sınırlı değildir.