ส่วนประกอบหลักของขนสัตว์คือเคราตินซึ่งประกอบด้วยสารตกค้างของกรด α-amino หลายชนิด ซึ่งสามารถรวมกันเป็นโมเลกุลสายยาวในลักษณะเกลียวซึ่งประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิล หมู่เอมีน และหมู่ไฮดรอกซิล ทำให้เกิดพันธะเกลือระหว่างโมเลกุล และพันธะไฮโดรเจน เป็นต้น สายโซ่ยาวเชื่อมโยงกันด้วยพันธะข้ามที่เกิดจากพันธะไดซัลไฟด์ของซีสทีน โครงสร้างทางเคมีข้างต้นเป็นตัวกำหนดลักษณะของขนสัตว์ ตัวอย่างเช่น เมื่อสายโซ่ยาวของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเส้นใยขนสัตว์ถูกยืดออกด้วยแรงภายนอก มันจะเปลี่ยนจากรูปทรงเกลียวประเภท α ไปเป็นประเภทส่วนต่อขยายประเภท β จากนั้นจะกลับคืนสู่ประเภท α หลังจากที่แรงภายนอกถูกกำจัดออกไป จากนั้น ลักษณะของมันจะอยู่ที่การเปลี่ยนรูปการยืดตัวและความยืดหยุ่นของขน ความสามารถในการดูดความชื้นของขนสัตว์ที่แข็งแกร่งนั้นสัมพันธ์กับบางกลุ่มบนสายโซ่ยาว ผ้าขนสัตว์ทนต่อกรดได้ดีกว่าทนต่อด่าง เนื่องจากด่างมีแนวโน้มที่จะเกิดกลุ่มไดซัลไฟด์ในซีสตีนของขนสัตว์ ซึ่งสร้างความเสียหายให้กับขนสัตว์ สารออกซิไดซ์ยังสามารถสร้างความเสียหายให้กับขนสัตว์โดยการทำลายหมู่ไดซัลไฟด์
คุณสมบัติทางกายภาพของขนสัตว์ส่วนใหญ่ได้แก่ ความวิจิตร ความยาว การโค้งงอ ความแข็งแรงและการยืดตัว ความยืดหยุ่น การฟอก การดูดความชื้น สี และความมันวาว ความละเอียดเป็นคุณลักษณะกระบวนการที่สำคัญในการกำหนดคุณภาพและมูลค่าการใช้ของเส้นใยขนสัตว์ ซึ่งแสดงโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเป็นไมครอนหรือจำนวนคุณภาพ ยิ่งความละเอียดเล็กลง จำนวนนับก็จะยิ่งมากขึ้น และเส้นด้ายขนสัตว์ปั่นก็จะละเอียดยิ่งขึ้น
ความยาวประกอบด้วยความยาวตามธรรมชาติและความยาวตรง โดยแบบแรกหมายถึงระยะห่างเป็นเส้นตรงระหว่างปลายกระจุก และแบบหลังคือความยาวที่วัดโดยการยืดเส้นใยให้ตรง ผมเส้นเล็กจะยาวกว่า 20% และผมเส้นเล็กจะอยู่ที่ประมาณ 10 ถึง 20% ภายใต้ความละเอียดเดียวกัน ยิ่งขนยาวเท่าไร ประสิทธิภาพการปั่นก็จะยิ่งสูงขึ้น และคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การดัดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นพื้นฐานในการประเมินคุณภาพของขนสัตว์ ขนที่มีรูปร่างเรียบร้อยสม่ำเสมอถูกปั่นเป็นเส้นด้ายและผลิตภัณฑ์ที่ให้สัมผัสนุ่ม มีความยืดหยุ่นและให้ความอบอุ่นได้ดี ขนเส้นเล็กจะโค้งงอได้มากและมีความหนาแน่นสูง ส่วนขนหยาบจะมีลักษณะเป็นคลื่นหรือลีบแบนโดยไม่โค้งงอ ความแข็งแรงและการยืดตัวมีผลโดยตรงต่อความแน่นของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ความแข็งแกร่งหมายถึงความเครียดของขนที่จะแตกหัก การยืดตัวหมายถึงความยาวที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงแตกหัก ความต้านทานการแตกหักของขนสัตว์ประเภทต่างๆ นั้นแตกต่างกันอย่างมาก
ความละเอียดของเส้นผมชนิดเดียวกันนั้นแปรผันตามความแข็งแรงของมัน และยิ่งผมหนามากเท่าไรก็ยิ่งมีความแข็งแรงมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งไขกระดูกมีขนเกี่ยวกับไขกระดูกพัฒนามากเท่าใด ความสามารถในการต้านทานการแตกหักก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น โดยทั่วไปการยืดตัวของขนสัตว์จะสูงถึง 20 ถึง 50% ความยืดหยุ่นช่วยให้ผลิตภัณฑ์คงรูปแบบดั้งเดิมและเป็นลักษณะที่ขาดไม่ได้ของขนสัตว์สำหรับพรมและผ้าห่ม โดยทั่วไปคุณสมบัติการฟอกและดูดความชื้นของขนสัตว์จะดีกว่า ความแวววาวมักเกี่ยวข้องกับสถานะของการครอบคลุมของขนาดบนพื้นผิวของเส้นใย ผมเส้นเล็กมีความสามารถในการสะท้อนแสงได้น้อย และความแวววาวจะนุ่มนวลกว่า ผมหยาบเป็นมันเงาแข็งแรงและเป็นมันเงา ความแวววาวที่อ่อนแอมักเกิดจากความเสียหายต่อชั้นที่เป็นสะเก็ด