毛皮质是毛发的主要成分，由与毛发长轴平行的细长细胞所组成。在这些细胞中有约10毫米的张力细丝及纤维间基质，这些成分决定了毛发的主要生理化性状。细丝由纤维蛋白所组成，其中50%的蛋白质呈螺旋状结构，基质由含有丰富胱氨酸的非螺旋体蛋白组成。这些蛋白质在毛囊下端合成，合成的最后阶段的半胱氨酸转变为胱氨酸。
毛发的物理性质与其化学组成有关。将毛发浸泡在水中，很快就会膨胀，膨胀后的重量比未浸泡前干重高40%左右，这种遇水膨胀现象说明毛发中几乎纯粹是蛋白质成分，而脂质含量很少。毛发具有较强的双重性，这是由于细胞中细丝的排列与毛发长轴平行的缘故。