Le poil est situé dans le follicule pileux, une structure particulière de la peau en forme de sac, inclinée à environ 75° par rapport à la surface cutanée. La partie inférieure du follicule pileux est située dans la zone la plus profonde du derme mais à un niveau qui varie d’un poil à l’autre (pour les cheveux, la profondeur moyenne est d’environ 0,6 à 1 cm).
La glande sébacée débouche au niveau du tiers supérieur du follicule pileux. L’ensemble follicule pileux-glande sébacée définit une unité appelée follicule pilo-sébacé. Sous la glande sébacée, sur la paroi externe du follicule, se situe l’ancrage de la partie inférieure du muscle arrecteur du poil.
A l’intérieur du follicule on peut distinguer un orifice débouchant sur la surface de la peau, appelé ostium, un rétrécissement au niveau du tiers supérieur dénommé le collet, une partie délimitée par l’ostium et par le collet, appelée infundibulum, une partie située entre le collet et l’attache inférieur du muscle arrecteur du poil, appelée partie intermédiaire ou isthme et enfin, une partie située sous l’isthme lui-même, dénommée partie profonde.
Dans la partie centrale, à la base du follicule, il existe une cavité, tournée vers le haut, qui contient une structure conjonctive riche en vaisseaux sanguins, en vaisseaux lymphatiques et en en nerfs, appelée papille. Elle a pour rôle de fournir nourriture et contrôle endocrinien aux cellules de la matrice du poil.
Dans la structure du follicule, en allant de la couche externe vers l’intérieur, on peut observer : l’enveloppe de tissu conjonctif (riche en terminaisons nerveuses et formée de couches concentriques et longitudinales de fibres de collagène avec de nombreux fibroblastes), la membrane vitreuse (un prolongement direct des couches les plus profondes de l’épiderme qui pénètrent en profondeur en suivant la membrane vitreuse) et la gaine épithéliale interne (formée de trois couches de cellules, en contact direct avec le poil terminal, qui correspond au collet).

Dans la structure du cheveu chez l’adulte, on distingue trois parties : la tige, la racine et le bulbe. La tige est la partie visible et externe du follicule, son épaisseur moyenne chez l’adulte est de 65 à 78 microns. La racine est une partie, normalement non visible, située à l’intérieur du follicule, elle se trouve dans le derme, entre l’ostium du follicule et l’attache inférieure du muscle arrecteur du poil. Le bulbe, encore plus en profondeur que la racine, se trouve à la base de la partie profonde du follicule. Il contient deux ou trois couches de cellules sous-jacentes se reproduisant rapidement et qui constituent la matrice. Les cellules de la matrice sont les seules cellules germinatives. A mesure qu’elles se reproduisent, les cellules de la matrice poussent vers le haut les cellules nées précédemment. Pendant leur émergence, les cellules élaborent de la kératine via un “processus de kératinisation”, qui les rendent de plus en plus rigides. Immédiatement au-dessus des cellules de la matrice on trouve quelques mélanocytes qui ont pour rôle de “colorer”, en y introduisant de la mélanine, les cellules qui deviendront le “cortex” du cheveu.
En faisant une section horizontale du cheveu on peut observer sa structure, divisée en trois parties : la cuticule, le cortex et la medulla.
A l’extérieur, on trouve la cuticule formée d’une seule rangée de cellules transparentes et fines. Ces dernières ont une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 micron. Elles sont disposées verticalement au niveau de la racine. Au niveau de la tige par contre, elles sont disposées en oblique (comme des échelles). Étant donné sa position, la cuticule est la première à être endommagée quand le cheveu est maltraité (shampoing inadéquat, permanente, brossage, etc.). 
Le cortex est situé à un niveau intermédiaire, c’est la partie la plus abondante. Il est constitué de cellules plus grosses, de forme fuselée, longues de 90 microns et larges de 5 microns, disposées verticalement en rangées parallèles. Elles contiennent un pigment coloré, la mélanine, qui tend à diminuer avec l’âge, ce qui fait que les cheveux deviennent “blancs” (processus de grisonnement).
La medulla est située à l’intérieur du cheveu, elle est constituée de cellules arrondies, disposées en colonnes, généralement séparées par de l’air.