髪がカールするかストレートかは、皮膚の下にある毛包の形状で決まる。垂直に立った毛包はストレートヘアを生み、曲がったまたはゴルフクラブのような形の毛包は、髪が形成される際にねじれを加えてカールヘアを生む。この構造は、髪の毛内部のケラチンや他のタンパク質の不均等な分布によって非対称な形状を生み出す。

最新の研究は、髪の太さや質感といった特性が毛包の形状に依存していることを示している。髪は皮膚から生える際に生きた細胞を失い、死んだケラチン線維だけが残る。したがって、髪の形状は毛包内での形成段階で決定され、その後は変化しない。

髪のタイプが人種と関係しているという一般的な信念とは対照的に、科学的データはあらゆる民族グループで髪の形状が連続的なスペクトルを形成していることを示している。特定のカールパターンは特定の遺伝的系統でより一般的だが、分類は人種に基づいていない。2023年の実験では、カールヘアのウィッグがストレートヘアよりも日光からの保護効果が高いことが観察された。