Bei der Massivholzbauweise verwendet man massive Holzbalken zwischen 8 und 20 cm Stärke, meist bestehend aus Sperrholzelementen. Mehrere Lagen von Brettern oder Dielen werden wechselweise quer und längs miteinander verleimt oder mit Holzstäben verdübelt. Bei geringen Holzstärken bringt man an der Außenseite Holzweichfaserplatten oder ein Rahmenwerk auf, um die gewünschte bzw. vorgeschriebene Dämmwirkung zu erzielen. Da in den Massivholzwänden keine Leitungen verlegt werden können, sind diese im Fußboden oder in den Innenwänden zu installieren.
Die Fassadengestaltung kann dann wahlweise wie bei der Holzrahmenbauweise erfolgen oder – bei ausreichender Wandstärke – die Massiv- wand fungiert als Fassade. Da bei der Massivholzbauweise der Holzan- teil signifikant höher ist als bei der Holzrahmenbauweise, ist diese Art von Holzhaus deutlich teurer.