Os cílios e flagelos têm um núcleo composto por microtúbulos conectados ao membrana de plasma e dispostos no que é conhecido como 9 + 2 padrão. O padrão é assim chamado porque consiste em um anel de nove conjuntos pareados de microtúbulos (dupletos) que circundam dois microtúbulos. Esse pacote de microtúbulos em um arranjo 9 + 2 é chamado de axoneme. A base dos cílios e flagelos é conectada à célula por meio de centriole estruturas chamadas corpos basais. O movimento é produzido quando os nove conjuntos de microtúbulos emparelhados do axonema deslizam um contra o outro, fazendo com que os cílios e flagelos se dobrem. A proteína motina dineína é responsável por gerar a força necessária para o movimento. Esse tipo de organização é encontrado na maioria dos cílios e flagelos eucarióticos.
A principal função dos cílios e flagelos é o movimento. São os meios pelos quais muitos organismos unicelulares e multicelulares microscópicos se deslocam de um lugar para outro. Muitos desses organismos são encontrados em ambientes aquosos, onde são impulsionados pela batida dos cílios ou pela ação dos flagelos como chicote.
Protistas e bactérias, por exemplo, use essas estruturas para avançar em direção a um estímulo (comida, luz), afastar-se de um estímulo (toxina) ou manter sua posição em um local geral. Nos organismos superiores, os cílios são frequentemente usados para impulsionar as substâncias na direção desejada. Alguns cílios, no entanto, não funcionam nos movimentos, mas nos sentidos. Cílios primários, encontrado em alguns órgãos e embarcações, podem sentir mudanças nas condições ambientais. Células que revestem as paredes de veias de sangue exemplifique esta função. Os cílios primários nas células endoteliais dos vasos sanguíneos monitoram a força de sangue fluir através dos vasos.Os cílios e flagelos são encontrados em numerosas tipos de células. Por exemplo, o esperma de muitos animais, algas, e até samambaias têm flagelos. Organismos procarióticos também podem possuir um único flagelo ou mais. Uma bactéria, por exemplo, pode ter: um flagelo localizado em uma extremidade da célula (montrichous), um ou mais flagelos localizados em ambas as extremidades da célula. célula (anfítrica), vários flagelos em uma extremidade da célula (lofotrichous) ou flagelos distribuídos por toda a célula (peritríquo). Cílios podem ser encontrados em áreas como a trato respiratório e aparelho reprodutor feminino. No trato respiratório, os cílios ajudam a varrer muco contendo poeira, germes, pólene outros detritos longe do pulmões. No trato reprodutivo feminino, os cílios ajudam a varrer o esperma na direção do útero.