Основой волоса является белок (твёрдый кератин – полное название: конденсационный полимер аминокислот), который в зависимости от различных факторов составляет 65–95 % всего веса волоса. Другие компоненты включают воду (до 15 %), являющуюся важной составляющей физических и косметических свойств волоса, а также липиды (до 6 %), пигмент (меланин – отвечает за цвет волос, до 2 %) и редкие (следовые) элементы. Белки волос состоят из длинных цепей, смешанных 20 или 50 различных аминокислот. Каждая цепочка имеет спиралевидный вид. Среди многочисленных аминокислот в волосе человека цистин является наиболее важной аминокислотой. Каждая цистиновая группа содержит две аминокислоты цистина, соединённые между собой при помощи двух атомов серы, образующие очень прочное соединение, известное как дисульфидная связь. В дополнение к дисульфидным связям в волосе в большом количестве имеются пептидные связи, а также СО- и NH-группы, создающие водородные связи между соседними цепочками макромалекул.
Волос условно можно разделить на три основные части: медулла, кортекс и кутикула.