与头发的颜色一样，人类头发的天然形状因地域、种族、遗传、饮食等的不同，差别也较明显。白种人多数是波状发，黑种人多数是卷曲发，黄种人多数为直发。
一般来说，发干形状与发干断切面形状有一定联系，波状发断面为椭圆形，卷曲发断面为扁圆形，直发断面为圆形。当然这种分类仅是一般而言，黑种人也有波状发，白种人也有直发，黄种人也有波状发、卷曲发。
细胞的排列方式受遗传基因的控制，它决定了毛发的曲直、形态。头发各种形状的形成，主要也是头发构成的成分组合的内因作用。毛发的卷曲，一般认为是和它的角化过程有关。凡卷曲的毛发，它在毛囊中往往处于偏心的位置。也就是说，根鞘在它的一侧厚，而在其另一侧薄。也就是说，根鞘在它的一侧厚，而在其另一侧薄。靠近薄鞘的这一面，毛小皮和毛角质细胞角化开始得早，而靠近后鞘这一面的角化开始得晚，角化过程有碍毛发的生长速度。于是，角化早的这一半稍短于另一半，结果造成毛发向角化早的这一侧卷曲。
另外，毛皮质、毛小皮为硬蛋白（含硫），髓质和内根鞘为软蛋白（不含硫），由于角蛋白性质不同，对角化的过程，即角化发生的早晚也有一定影响。如果是三个毛囊共同开口于一个毛孔中，或一个毛囊生有两根毛发，这些情况都可能使头发中的角化细胞排列发生变化，形成卷曲状生长。
烫发使头发变得卷曲，则是人为地迫使头发戏班发生排列重组之故。