毛髮主要由角蛋白組成，角蛋白佔整個毛髮重量的65%~95%。角蛋白由多種氨基酸組成，其中以胱氨酸的含量最高。此外，毛髮內還含有水（6%~15%）、脂質（1%~9%）、色素和微量元素等。

除具有氨基酸的化學性質外，毛髮還具有所組成角蛋白的特有性質和空間結構，透過水、熱、酸、鹼、氧化劑和還原劑等的作用，利用和控制這些化學性質，可以改變毛髮的性質，達到清潔、護髮、捲髮、染髮等目的。

毛髮的物理性質與其化學組成和結構有關，在很大程度上決定毛髮的狀態和外觀。毛髮的物理性質包括力學特性、摩擦特性、密度、光澤和吸溼性。

毛髮的力學特性，主要體現在毛髮的彈性和硬度。毛髮的彈性，是指毛髮能拉到最長程度仍然能恢復其原狀的能力。當拉伸一根正常的溼發時，可以伸長30%，並能在乾燥後恢復原來的長度。毛髮的硬度，是指其抵抗彎曲的能力，人體毛髮的強度主要是由皮質決定。

頭髮的摩擦特性，使毛髮能夠很好地耐受外界的摩擦。

毛髮的靜電特性，是指毛髮具有摩擦起電的效能。摩擦乾燥的毛髮，如在適當的環境中梳理乾燥的頭髮，就可能產生靜電。靜電可使頭髮互相排斥而不能平整地排列在一起，導致毛髮豎立、飄拂。儘量減少毛髮間的摩擦，在涼爽處梳頭，或適當增加毛髮的溼度均可減少毛髮的靜電。

毛髮的光澤，對美觀起著重要的作用，是由毛髮反射光線而成。毛髮表面越平坦，反射效果則越好，越顯得有光澤；當毛髮表面粗糙時，會很大程度引起光散射，使毛髮失去光澤。

毛髮的吸溼性，是指將頭髮置於空氣中，頭髮會吸收或排出水分以達到與水蒸氣保持平衡的狀態。正常頭髮含水量為6%~15%，用以滋潤頭髮，使頭髮不幹燥。將頭髮置於空氣中，頭髮水分過量會使頭髮失去支撐カ，水分過少則會使頭髮變得散亂。

理想的頭髮通常具有彈性、柔亮、結構緊密和烏黑等4個特徵。