Los cilios y los flagelos tienen un núcleo compuesto de microtúbulos que están conectados a membrana de plasma y dispuesto en lo que se conoce como Patrón 9 + 2. El patrón se llama así porque consiste en un anillo de nueve conjuntos emparejados de microtúbulos (dobletes) que rodean dos singulares microtúbulos. Este paquete de microtúbulos en una disposición 9 + 2 se llama axoneme. La base de los cilios y flagelos está conectada a la célula por modificación centriolo estructuras llamadas cuerpos basales. El movimiento se produce cuando los nueve conjuntos de microtúbulos emparejados del axonema se deslizan uno contra el otro causando que los cilios y los flagelos se doblen. La proteína motora dineína es responsable de generar la fuerza requerida para el movimiento. Este tipo de organización se encuentra en la mayoría de los cilios y flagelos eucariotas.
La función principal de los cilios y flagelos es el movimiento. Son los medios por los cuales muchos organismos microscópicos unicelulares y multicelulares se mueven de un lugar a otro. Muchos de estos organismos se encuentran en ambientes acuosos, donde son impulsados por los latidos de los cilios o la acción de flagelos en forma de látigo.
Protistas y bacterias, por ejemplo, use estas estructuras para moverse hacia un estímulo (alimento, luz), lejos de un estímulo (toxina), o para mantener su posición en una ubicación general. En organismos superiores, los cilios se usan a menudo para impulsar sustancias en la dirección deseada. Algunos cilios, sin embargo, no funcionan en movimiento sino en detección. Cilios primarios, encontrado en algunos órganos y embarcaciones, pueden sentir cambios en las condiciones ambientales. Células que recubren las paredes de vasos sanguineos ejemplifique esta función. Los cilios primarios en las células endoteliales de los vasos sanguíneos controlan la fuerza de sangre fluir a través de los vasos.Tanto los cilios como los flagelos se encuentran en numerosos tipos de células. Por ejemplo, el esperma de muchos animales, algas, e incluso los helechos tienen flagelos. Los organismos procariotas también pueden poseer un solo flagelo o más. Una bacteria, por ejemplo, puede tener: un flagelo ubicado en un extremo de la célula (montrichous), uno o más flagelos ubicados en ambos extremos de la célula (anfiteatro), varios flagelos en un extremo de la célula (lophotrichous), o flagelos distribuidos por toda la célula (Peritrichous). Los cilios se pueden encontrar en áreas como el tracto respiratorio y tracto reproductivo femenino. En el tracto respiratorio, los cilios ayudan a barrer la mucosidad que contiene polvo, gérmenes, poleny otros escombros lejos del livianos. En el tracto reproductivo femenino, los cilios ayudan a barrer los espermatozoides en dirección al útero.