头发的颜色从最浅的金色到午夜的黑色或火红色不等。头发颜色的特征是由父母传给孩子的;然而，这并不是一种显性颜色凌驾于隐性基因之上的直接关系。根据科学家的理解，头发的颜色是由不止一个基因决定的，以及这个基因是“开”还是“关”的。基因的复杂性是为什么一些父母相同的孩子有不同的头发颜色。
遗传学
科学家们还不能完全理解遗传学以及遗传给孩子的颜色有多深。一般来说，性状遗传的方式与染色体有关。人类有46条染色体。在受孕时，父亲提供23，母亲提供23形成受精卵。受精卵分裂并开始创造一个新的人类。这些来自母亲和父亲的染色体组合决定了孩子的某些特征。这些基因包含了这些特征，由染色体中的DNA组成。头发的颜色由不止一个基因决定。
色素
头发的颜色是由一种叫做黑色素的色素形成的。黑色素有两种形式，phomelanin和eumelanin。黑色素的含量决定了头发的颜色。一个人有多少黑色素是由许多基因决定的。黑色素含量高的头发会形成深色的头发，这也意味着黑色素含量低的头发会更偏向于金发。
基因触发
头发中黑色素的数量是由许多基因决定的，其中许多基因尚未确定。在遗传学中，有些基因被认为是“开”的，有些基因被认为是“关”的。基本上，这意味着有些基因是活跃的，有些则不是。对于头发的颜色，当基因“打开”时，它会产生黑色素或头发颜色的色素。当它“关闭”时，没有色素生成。
信号
头发颜色还有其他诱因。调控分子发出信号，触发毛囊产生特定颜色的头发。黑素细胞是毛囊中合成色素的细胞。黑素细胞有称为黑素体的细胞器。当基因或分子信号通过激素或酶传递时，黑素体可以合成棕色和黑色的真黑素，也可以合成红色和黄色的真黑素色素。
其他信号
黑素细胞也有生长触发器。毛囊只在发丝周期的生长期或生长期产生毛发生长。黑色素只在生长期合成。当新头发形成时，它几乎是无色的。黑色素然后进入毛干的核心，创造颜色。
注意事项
根据国际社会的头发修复手术,仍有很多科学家不知道头发的颜色特征,但是他们所知道的是,色素是由基因控制,头发颜色不能改变基因,科学家们意识到,当毛囊中的黑色素细胞失去活性,白色和灰色的头发通常的结果。