头发是由复杂的角质纤维构成的，这些纤维由角质蛋白分子组成，并通过螺旋组合相互缠绕。观察头发横截面，可以发现它主要由角质层、皮质层和毛髓构成。

头发的结构由毛干和毛根组成，毛发通过毛球部位的毛母细胞的细胞分裂形成，一边角化一边伸长。毛发的生命周期大约为3-6年，之后进入退化期，持续2-3周，最后进入休止期，大约3-4个月后脱落。新的毛发从毛孔长出，形成毛发循环。因此，对头发进行损伤护理非常重要。

头发的细微结构由包含表皮和细胞膜复合体的表皮区域、包含皮质和细胞膜复合体的皮质区域以及称为骨髓的三层构成。表皮由硬质、扁平的角蛋白构成，保护毛发的内部组织，由4-10层重叠的鳞片状角质细胞构成，占整个头发的10%-15%。

细胞膜复合体（CMC）连接表皮和表皮，保护毛发免受物理化学刺激，防止成分流出。占头发85-90%的皮质由比毛表皮柔软的蛋白质组成，决定着毛发的硬度、弹性和柔软性。CMC具有凝聚力，并延续了皮质的角蛋白纤维质，可以抵抗外界的物理和化学作用。

毛表皮膨胀力强，可以吸收化学成分，遇碱时关闭毛孔，有凝聚力并延续了皮质的角蛋白纤维质。角质层变薄时，头发会失去凝聚力和抵抗力，变得脆弱。如果发质受损或分叉，阳光射入时会出现不规则反射，给人一种发质粗超的感觉。

毛皮质占毛发成分的75%-90%，由柔软的角蛋白构成，决定着头发的性能。毛皮质位于毛皮表的内侧，由含有大量具有凝结力的麦拉宁黑色素的细小纤维质细胞组成。纤维质细胞的主要成分是角蛋白，角蛋白由氨基酸组成，形成原纤维，进一步聚集成小纤维，再由多根螺旋状的小纤维组成大纤维，最后结合成肉眼可见的纤维提。角质蛋白的链状结构使头发具有可伸缩性，不易被拉断，但头发湿时较为脆弱，不当牵拉容易造成损伤。

毛髓质位于头发中心，是含有些许麦拉宁黑色素离子的空洞细胞集合体。它内部是空心的，里面含有空气，具有隔热作用，可以提高头发的强度和刚性，几乎不增加头发的重量。它负担着保护头发、防止日光直接照射进来的任务。软硬的头发含有的髓质也多，毛髓体积约占头发的2/3。

头发的基本成分是角蛋白质，由氨基酸组成。它们提供头发生长所需的营养和成分，各种氨基酸原纤维通过螺旋式、弹簧式的机构互相缠绕交联，形成角质蛋白的强度和柔韧性，赋予头发独特的刚韧性能。在构成头发的氨基酸中，胱氨酸含量最高，可达15.5%，蛋氨酸和胱氨酸的比例为1：15。自然头发中，胱氨酸含量约为15%-16%，烫发后，胱氨酸含量降低为2%-3%，同时出现前没有的半胱氨酸，这表明烫发有损发质。