头发是由人体表皮的角质形成细胞角化而成的一种特殊组织。通常所说的“头发”是指从头皮表面露出来的发干部分，而埋藏在头皮下的发根则被包裹在毛囊内，只占头发总体重量的大约10%到15%。发根与毛囊下部的毛球相连，毛球的底部有一个凹陷的结构称为毛乳头，它富含血管和神经，为头发的生长提供营养和氧气。
从结构上看，头发可以分为三层。最外层是表皮层，也称为毛小皮，这层结构具有保护作用，能抵御外界物理和化学因素对头发的轻微损伤。它由6到10层长行鳞片状的角质细胞构成，游离缘指向发梢，不同的发质在形状、硬度和拉力上各有不同。这种鳞状物质越接近头皮的部分越光滑，而越远离头皮的部分则越粗糙，越不规则。受到外界不同程度的刺激后，边缘可轻度翘起或破裂。
中间的一层是头发的主要部分，称为皮质层，由成束的角蛋白链沿毛干的长轴分布。这一层决定了头发的弹性和强度。在这一层中还含有许多黑素颗粒，这决定了头发的颜色。这一层大约占整个发茎的不到一半。
最内层是髓质层，由皮质层的细胞围绕，其间充满空气间隙，有一定的阻止外界过热的作用。类似于一根狭长的管道，它深入到真皮之中，有时可深至皮下组织。毛囊结构复杂，为了研究方便，将它的不同部分给予不同的命名。毛囊下部膨出的部分叫毛球，是头发的发端。毛乳头位于毛球的最底部，是一个凹陷的结构，含有血管和神经，为头发提供营养和氧气。如果毛乳头受损或退化，头发就会停止生长并逐渐脱落。
在毛囊上部，有一个皮脂腺开口，将毛囊分为上下两部分。皮脂腺分泌的油脂由毛孔排出，滋润头发，并根据分泌量的不同决定头发的属性，如中性、油性或干性。
