头发的主要成分是蛋白质。人体毛发的主要构成物质为角蛋白，这是一种结构坚固的纤维性蛋白质，占头发组成的80%-90%。
角蛋白由多种氨基酸通过肽键连接而成，其中胱氨酸含量较高，这种氨基酸中的二硫键能形成稳定的空间结构，使头发具备弹性和韧性。毛囊中的角蛋白细胞在生长过程中逐渐角化，最终形成发干的皮质层、髓质层和毛鳞片结构。头发的黑色素颗粒也包裹在角蛋白基质中，共同构成发丝的颜色和光泽度。
除了角蛋白，头发中还含有12%-15%的水分、3%-5%的脂质以及少量微量元素。日常建议保持均衡饮食，适量摄入鱼类、蛋类等优质蛋白，避免过度烫染，有助于维持头发健康状态。