頭髮本來的顏色是由黑色素細胞產生的。英國生物化學家朱莉‧桑頓發現：人的皮膚和頭髮中都含有黑色素細胞。隨著年齡的增長，毛囊開始比皮膚更明顯地失去顏色，頭髮中的黑色素細胞似乎對年老更加敏感。

　有意思的是，缺少黑色素細胞的頭髮不知為何好像對脫髮症（頭髮成片脫落）的抵禦能力更強。這種現象也可能解釋為何有些經歷巨大精神創傷的人會一夜白頭。桑頓解釋說：「這可能是因為，有顏色的頭髮更容易受到精神創傷釋放的化學信號的影響，後者會干擾前者的正常生長周期，導致它們脫落。而那些白髮則仍然長在頭上。」

頭髮的化學成分為：45%的碳，28%的氧，15%的氮，7%的氫和5%的硫。頭髮對身體其他部位的化學物質非常敏感。例如，懷孕期間的豐富營養和高激素水平能夠使頭髮豐盈光潤，但癌症患者化療時最先受到影響的組織器官之一就是頭髮。幼兒營養狀況則可以通過檢測頭髮中的元素得到了解。

著名音樂家貝多芬的死因一直是個謎，直到二千年科學家分析了他的八根頭髮以後才真相大白：這些頭髮中鉛含量是正常水平的一百倍。一九七六年，專家們發現古埃及第十九王朝法老拉美西斯二世木乃伊的頭髮是略微發紅的金髮，認為他生前可能使用了從指甲花中提煉的染髮劑。