毛发分为毛干和毛根两部分。毛干是露出皮肤之外的部分，即毛发的可见部分，由角化细胞构成。毛干组织可分为表皮、皮质及毛髓三层。毛干由含黑色素的细长细胞所构成，胞质内含有黑色素颗粒，黑色素使毛呈现颜色。黑色素含量的多少与毛发的色泽有关。毛根是埋在皮肤内的部分，是毛发的根部，并且被毛囊包围。毛囊是上皮组织和结缔组织构成的鞘状囊，是由表皮向下生长而形成的囊状构造，外面包覆一层由表皮演化而来的纤维鞘。毛根和毛囊的末端膨大，称毛球。毛球的细胞分裂活跃，是毛发的生长点。毛球的底部凹陷，结缔组织突入其中，形成毛。毛内含有毛细血管及神经末梢，能营养毛球，并有感觉功能。有些小血管会经由真皮分布到毛球里，其作用为供给毛球毛发部分生长的营养。
人的毛发是由胚胎的外胚层演变而来，起源于原始上皮胚芽（也叫毛胚芽），以后生长和分化形成胎毛。胎毛在胎儿4个月时最先出现于头发和面部，到妊娠后期则遍布全身。出生后过一段时间，胎毛被毳毛（俗称汗毛）所代替。
毛发是一个人十分明显的外在特征，法医通过观察毛发还可以判断毛发主人的相关特征。比如，毛发的粗细与性别、个体、部位和种族有关。男子的毛发一般比女子粗，头发的直径通常在70～100微米之间。根据毛发的长度可以判断其生长部位，比如毳毛长度一般为5～6毫米，超过10毫米以上者很少；短毛如睫毛、眉毛、鼻毛等，一般长度也不超过10毫米。
在案发现场，办案人员不会放过任何可疑的蛛丝马迹，包括一些不起眼的痕量证据，比如毛发。细细的毛发中含有从人体血液循环系统中吸收来的大量化学物质，是很好的法医鉴定对象，在案件侦破中有着重要的价值。
要了解法医如何从细细的毛发中寻找到有用的破案线索，则首先需要了解体毛的基本结构。体毛是分布在人体表面的毛发的总称，包括头发、眉毛、胡须、阴毛、腋毛、腿毛、胸毛、手毛等。在司法实践中，比较常用的检验对象是头发。
为了证实这个假设，他们调查了全美65个城市理发店里的头发样品。通过光谱分析并作图后，他们发现头发中的同位素分布确实具有区域性。也就是说，只要调查足够多的样本，那么用头发来定位罪犯的老窝可就不是什么难事了。一些国家主管移民的政府机构对这项技术也十分感兴趣，因为经常会有些人伪造证据申请避难，移民官员只要检验一下他们的头发，就能知道他们是否来自自己所声称的国家，这样就能有效地杜绝部分非法移民。
对于缉毒专家来说，检测毛发中的毒品残留物是十分管用的技术。从头发化验中能够获取大量信息。血液中的化学物质可能被传输给毛发并储存在发囊中，因此毛发能记录毒品、等违禁药物滥用的情况。即使只是一束铅笔粗细的头发，法医也能从化验结果中看出一个人曾服用过哪些具体的药物以及大约在什么时候服用这些药物。食用，如可卡因、甲安菲他明(一种)、和五氯酚，它们的毒素会进入到血液，停留在毛囊中，然后分散到每一根头发。这些毒素在尿和血液中也许只能停留约一周时间，但在头发中却能长期保留。
一般来说，头发每个月大约生长1.25厘米。由此推算，一个拥有齐肩长发的女人会携带大约2年的用药记录。事实上，20世纪90年代初，通过对秘鲁和智利木乃伊的毛发的研究，科学家发现了人类吸食可卡因的历史可以追溯到公元前1000年。毛发验毒测试可以选用身体任何部位的毛发——腋窝、腿部、背部、，但由于头发的长度比其他部位的毛发长，也相对清洁，所以头发是法医首选的化验对象。进行头发验毒时，剪取一定量贴近头皮的头发。头发样本彻底清洗后剪碎并加入溶剂，以提取当中物质作测试。头发验毒虽然采样过程较简便，吸毒追溯期长达3个月，服食中药或漂染头发均不会影响验毒结果，但头发验毒也有一定的局限性，例如难以检测最近数天有否吸毒，因为体内毒品成分扩散到毛发需要一定的时间。
通过观察毛发还可以推测受害人或嫌疑人的年龄，因为毛发特征会随着年龄的变化而发生改变，同一毛囊长出的毛发也不一样。在青春期，腋窝和耻骨部位会长出硬毛性的阴毛、腋毛，代替了原来较为短细的毳毛；到了晚年，头皮毛囊倾向返回毳毛，以男性最著，同样情况见于腋窝和耻骨部，以女性较著。
在法医鉴定中，通过观察毛发的显微特征还可以确认现场是否发生过打斗。凡用暴力拔下的毛发，一般带有湿润的毛根，在毛球稍上有鞘膜（毛囊向上延伸）的残存部分，自然脱落的毛发没有鞘膜，毛根干燥，毛球萎缩。如毛发为暴力所损伤，观察毛发两端的断面：如系撕断，较粗的毛发断面为梯形，细发则卷成螺旋状；如系锐器刃口锋利，则毛发切割面整齐，若刃较钝则断面常呈锯齿状；铁钳剪断的切面则为劈裂状。
毛发在人体分布很广，几乎遍及全身，只有掌跖、指趾屈面、指趾末节伸面、唇红区、、包皮内面、小、大内侧及阴蒂等处无毛发分布。全身的毛发数目尚无精确统计，但有人曾测定过头发约有10万根左右。身体各部位毛发的密度不同，随性别、年龄、个体和种族等而异。一般头部最密，头顶部约为每平方厘米300根，后顶部约为每平方厘米200根，手背处则很少，只有每平方厘米15～20根，在前额和颊部毛发密度为躯干和四肢的4～6倍。一般认为毛囊的密度是先天性的，到成人期不能增添新的毛囊数。
美国科学家发现，无论是在逃的嫌疑人还是受控的嫌疑人，如果能够采集到他们的头发，都可以知晓他们源自文库常住地，从而为破案找到有用的线索。
科学研究表明，不同地方的空气、水土中包含着独特的同位素，当我们饮水、吃饭和呼吸的时候，它们就会随之进入人体内。当头发生长时，它就会吸收这些同位素，一个人去过哪些地方就会被完整地记录在头发里。美国犹他州大学的吉姆·艾勒林格等人针对饮水进行了深入的研究，结果发现不同地区自来水中氢和氧的同位素（分别为氢-2和氧-18）的含量不同，而这些不同会直接在人的头发中体现。在此之前，吉姆曾经通过测定古柯叶（毒品可卡因的原材料）中同位素的含量来确定该江南体育毒品的原产地。他们认为，由于氢氧同位素的质量比较重，所以他们会更容易从云层中随着雨水降落下来，所以不同地区自来水中的同位素含量应该有所不同。
判断被藏匿的受害者是否受过烧伤或者枪击，也可以通过现场收集的毛发进行鉴定。毛发在140摄氏度的火焰下烧成黄白色；在180摄氏度时经过10～15分钟的烧伤则成红色；在190摄氏度时毛发内出现气泡，首先在髓质层，随之在皮质层周围；240摄氏度左右时，毛发发生卷曲。接近射击火药火焰燃烧的毛发卷曲，但无烟火药少见燃烧现象。