在顯微鏡下觀察頭發的橫切面， 可以看到頭發主要是由角質蛋白分子組成的角質纖維通過螺旋式的組合相互纏繞而成。
上圖為頭發毛表皮的放大照片
右圖為頭發的角質蛋白分子構造示意圖
由圖可見，頭發從外到里可分為毛表皮、毛皮質、毛髓質三個部分。毛表皮是扁平細胞交錯重疊成魚鱗片狀，從毛根排列到毛梢，包裹著內部的皮質。這一層護膜雖然很薄，只占整個頭發的10%-15%，但卻具有重要的性能，可以保 護頭發不受外界環境的影響，保持頭發烏黑、亮澤和柔韌。毛表皮由硬質角蛋白組成，有一定硬度但很脆，對摩檫的抵抗力差，在過分梳理和使用不好的洗發香波時很容易受傷脫落，使頭發變得干枯無光澤。毛皮質位于毛表皮的內側， 是由含有許多麥拉寧黑色素的細小纖維質細胞所組成。纖維質細胞的主要成份是角質蛋白，角質蛋白由氨基酸組成。許多螺旋狀的原纖維組成小纖維，再由多根螺旋狀的小纖維組成大纖維，然后數根螺旋狀的大纖維就組成了外纖維，這也就是毛皮質的主體。毛皮質是頭發的主要 組成部分，幾乎占頭發的85%-90%。細胞中含有 的麥拉寧黑色素是決定頭發顏色的關鍵，中國人的頭發是黑色的， 這就是因為麥拉寧黑色素較多的緣故，相反歐美人擁有棕色等顏色的頭發，是因為頭發上的麥拉寧黑色素較少。皮質纖維的多少也決定了頭發的粗細。毛髓質位于頭發的中心，是含有些許麥拉寧黑色素粒子的空洞性的細胞集合體，一至二列并排且呈立方體的蜂窩狀排列著。它內部有無數個氣孔，這些飽含空氣的洞孔具有隔熱的作用，而且可以提高頭發的強度和剛性，又幾乎不增加頭發的重量。它擔負的任務就是保護頭部，防止日光直接照射進來。較硬的頭發含有的髓質也多，汗毛和新生兒的頭發往往沒有髓質。
頭發的基本成份 頭發的基本成份是角質蛋白，角質蛋白由氨基酸組成，它們提供頭發生長所需的營養與成份，各種氨基酸原纖維通過螺旋式、彈簧式的結構相互纏繞交聯，形成角質蛋白的強度和柔韌，從而賦予了頭發所獨有的剛韌性能。
以下為頭發的顯微照片和成分結構示意圖：
顯微鏡下的頭發
圖１、毛小皮鱗片拱起的一般頭發
圖２、毛小皮鱗片平滑的柔順頭發 毛發由復雜的角化纖維質構成。我們把發絲切成無數個相連的橫截面進行觀察，可以看到每個橫截面都是由角質層、皮質層和毛髓構成。
毛表皮(CUTICLE)(又稱表皮層、角質層)，是毛發的最外層結構，主要構成物質是一種叫“角蛋白”的蛋白質，由鱗片或瓦狀的角質細胞構成。它可以抵御外來的刺激，保護皮脂并抑制水份的蒸發。一般所說的頭發損傷，即角質層的損傷。
毛表皮膨脹力強，可有效地吸收化學成份，遇堿時關閉毛孔。表皮層有凝聚力并延續了皮質的角蛋白纖維質，可以抵抗外界的一些物理作用與化學作用。角質層變薄的話，頭發會失去凝聚力和抵抗力，發質變得脆弱，當陽光從表皮層的半透明細胞膜進入細胞內時，如果發質損傷或分叉,陽光射入時會發生不規則反射，給人一種發質粗糙的感覺。
毛表皮細胞的構造可分為以下三層：
1.Epicutcile
最外面一層，厚度為10微米的膜，水蒸汽可以通透，但水不能滲入。 EPICUTCILE是由多糖類、蛋白質堅固結合而成的，有抗氧化、抗化學藥品、抗堿性及親油性等特點。
2.Exocutcile
柔軟的角質層包含了許多疏基因氨酸，易吸收可切斷與疏基因氨酸結合的藥物。
3.Endoicutcile
最內側的一層，基因氨酸含量很少，所以對侵蝕角蛋白的藥品具有很強的抵抗力。這
一層的內側有類似雙面膠的細胞膜，可以緊緊粘附在毛表皮上。有親水性，但耐堿性較弱。
毛皮質(CORTEX)占毛發的75%至90%，是左右著毛發性能的重要組成部分，由柔軟的角蛋白構成。
蛋白質鏈兒互相纏繞，形成原纖維，原纖維匯集在一起，便形成了微小纖維。這些微小纖維進一步聚集，即形成了MACRO纖維。MACRO纖維最后結合成肉眼可以看到的纖維體，這就是皮質。角蛋白質的鏈狀結構，使頭發具有可伸縮的特性，不易被拉斷。但頭發濕的時候較為脆弱，不當牽拉，容易造成損傷。
皮質內，含有具有凝結力和左右頭發色質的黑色素。
毛髓質(MEDULLA)位于頭發的中心部位，中間是空心的孔狀結構,里面含有空氣。
一般認為毛髓無明顯實際機能，但大多數動物的體毛中，毛髓體積占毛發的2/3，這樣的空腔其到隔熱的作用。
在人體中這一機能已逐步在退化，所以在胎兒、幼兒及初生毛發中很難找到毛髓。
1．頭 發 的 生 長
頭發是怎樣生長的？頭發的生長是與毛囊分不開的，毛囊的存在是保證頭發生長更換的前提。在生長期，毛囊功能活躍，毛球底部的細胞分裂旺盛，分生出的細胞持續不斷地向上移位，當發囊中的軟囊角質變化為硬蛋白質，于是頭發被推出皮膚外，成為肉眼可見的頭發。當頭發生長接近生長期末時，毛球的細胞停止增生，毛囊開始皺縮，頭發停止生長，這就是退行期。在休止期，頭發各部分衰老、退化、皺縮，頭發行將脫落。與此同時，在已經衰老的毛囊附近，又形成一個生長期的毛球，一根新發又誕生了。
2．毛 發 的 密 度
毛發的密度隨性別、年齡、個體和部位而異。成人男子估計有500萬個毛囊，其中100萬個在頭部，約有10萬個在頭皮部。前額和頰部毛囊的密度為驅干和四肢的4-6倍。一般認為，毛囊的密度是先天生成，到成人期不能增添新的毛囊數。
毛發的生長速度與部位有關，頭發生長得最快，每天生長0.27-0.4MM，每月平均1.9CM，其它部位約每天生長0.2MM。男性毛發生長速度一般較女性快。15-30歲期間生長得最快，老年時頭發生長減慢。夏季生長較快。
毛發的生長期和休止的周期性變化是由內分泌調節的，有人認為與卵巢激素有關。此外，營養成分對頭發生長 也有影響，復合維生素B會影響頭發生長和表皮角化。用維生素A處理牛頭癬時，會導致脫發，其原因就是維生素A過量。
3．頭 發 的 生 長 周 期
1）生長期
也稱成長型活動期，生長期可持續4-6年，甚至更長，毛發呈活躍增生狀態，毛球下部細胞分裂加快，毛球上部細胞分化出皮質，毛小皮；毛乳頭增大，細胞分裂加快，數目增多。原不活絡的黑色素長出樹枝狀突，開始形成黑素。
（2）退行期
也稱萎縮期或退
化期，為期2-3周。毛發積極增生停止，形成杵狀毛，其下端為嗜酸性均質性物質，周圍繞呈竹木棒狀。內毛根鞘消失，外毛根鞘逐漸角化，毛球變平，不成凹陷，毛乳頭逐漸縮小，細胞數目減少。黑色細胞推失去樹枝狀突，又呈圓形，而無活性。
（3）休止期
又稱靜止期或休息期，為期約3個月。在此階段，毛囊漸漸萎縮，在已經衰老的毛囊附近重新形成1個生長期毛球，最后舊發脫落，但同時會有新發長出再進入生長期及重復周期。在頭皮部9%-14%的頭發處于休止期，僅1%處于退行期，而眉毛則90% 處于休止期。
毛發處于生長周期中各期的比例隨部位不同而異。
4．頭 發 的 生 理 特 征 和 機 能
頭發從下向上可分為毛乳頭、毛囊、毛根和毛干四個部分。頭發的生理特征和機能主要取決于頭皮表皮以下的毛乳頭、毛囊和皮脂腺等。
毛囊為毛根在真皮層內的部分，由內毛根鞘、外毛根鞘和毛球組成，內毛根鞘在毛發生長期后期是與頭發直接相鄰的鞘層。內毛根鞘是硬直的、厚壁角蛋白化的管，它決定毛發生長時截面的形狀。內毛鞘下部為三層：HUXLEY鞘、HENLE鞘和內毛根鞘表層。在毛發角蛋白化以前，內毛根鞘與毛發一起生長，其來源均為毛囊底層繁殖的細胞。在接近表皮處，內毛根鞘與表皮和毛囊脫開。
毛乳頭是毛囊的最下端，連有毛細血管和神經末梢。在毛囊底部，表皮細胞不斷分裂和分化。這些表皮細胞分化的途徑不同，形成毛發不同的組分（如皮質，表皮和髓質等），最外層細胞形成內毛根鞘。在這個階段中，細胞是軟的和末角質化的。
皮脂腺的功能是分泌皮脂，皮脂經皮脂管擠出，當頭發通過皮脂管時，帶走由皮脂管擠出的皮脂。皮脂為毛發提供天然的保護作用，賦予頭發光澤和防水性能。
立毛肌是與表皮相連的很小的肌肉器官，它取決于外界生理學的環境，立毛肌能舒展或收縮。溫度下降或腎上腺激素的作用，可把毛囊拉至較高的位置，使毛發堅起。
