頭髮是角質蛋白質，由一連串的氨基酸連接而成。這種大分子好比長長的鏈條，氨基酸就是其中的一個個鏈結。頭髮中較多的一種氨基酸，叫做半胱氨酸。安插在不同地方的兩個半胱氨酸，以硫-硫橋鍵連接起來，形成一個胱氨酸。這些胱氨酸極似一節節小彈簧，使頭髮具有一定的形狀和彈性。
當你燙頭髮時，頭髮裡胱氨酸的硫-硫橋鍵受熱鬆弛開來，繼而在強力作用下，頭髮便改變形狀，變成波浪形。電燙和火燙相仿，不過它是先用鹼劑浸潤頭髮， 再用電熱卷使頭髮捲曲成型。不過，這種受熱變形，很像拉伸、扭曲的彈簧，慢慢又會恢復原狀。因此，電燙、火燙的髮型不易持久。
"冷燙"也叫化學燙，是先用還原性的化學藥劑--冷燙精，如硫基乙酸氨，來拆散胱氨酸的小彈簧，使胱氨酸的硫-硫橋鍵斷開，成為兩個半胱氨酸。這時，頭髮的氨基酸連接便鬆動開來，可隨人擺佈，盤捲成一定的波形。然後再搽抹固定劑--氧化性的過硼酸鈉，使斷開的半胱氨酸再就近兩兩結合，形成新的彈簧，將髮型固定下來。化學燙髮靠化學結合力做出髮型，比電燙的熱變形物理力強勁有力，因而髮型經久、不易變形。
傳統的化學染髮，實際上是將頭髮表面染成黑色。染髮劑即黑色化學染料。只有織物染色可以放在鍋裡煮，染髮則要求簡便易行，上色迅速。許多種金屬硫化物烏黑發亮。早期的化學染髮劑就是基於此原理，先在頭髮上塗刷硝酸銀水，再抹硫化鈉溶液，它們生成的黑色硫化銀粘附在頭髮上並未生根、滲入，粘附不牢固，因此染色效果不好，也不持久，"烏髮乳"就是這種類型的暫時性染髮劑。烏髮乳因此要天天搽。
流行的染髮水，其主要成分是對苯二氨類染料中間體。臨用前兌入熱水，調勻，放涼後以髮色劑--雙氧水沖溶攪動，生成氧化的黑醌類化合物。這種有機物質和頭髮結合牢固，洗髮也不褪去黑色。和絨線染色的情形相同。
在做化學燙髮、染髮時尚需注意避免傷害。燙髮、染髮前都要洗淨頭髮，除去油脂。由於化學燙髮、染髮藥品容易損傷頭皮和頭髮的角質層。特別對於少年，不宜燙髮、染髮。一般成年人燙髮也不宜過勤，一年內不超過兩次為好。