O citosol é uma complexa mistura de substâncias dissolvidas em água. Embora a água componha grande parte do citosol, a sua estrutura e propriedades na célula não foram ainda totalmente assimiladas. As concentrações de iões como sódio e potássio do citosol diferem das do líquido extracelular; estas diferenças na concentração de iões são importantes em processos como a osmorregulação e a comunicação celular. O citosol também contém grandes quantidades de macromoléculas, as quais podem alterar o comportamento molecular, a partir da sua elevada concentração.

Apesar de no principio se pensar que o citosol era uma simples solução de moléculas, existem múltiplos níveis de organização no citosol. Estes incluem gradientes de concentração de pequenas moléculas ou iões, tais como o cálcio, grandes complexos enzimáticos os quais em conjunto dão origem às reações das vias metabólicas, e complexos proteícos como os proteassomas e carboxissomas que delimitam e separam as partes do citosol.