Cilia en flagella hebben een kern die bestaat uit microtubuli die zijn verbonden met de plasma membraan en gerangschikt in wat bekend staat als een 9 + 2 patroon. Het patroon is zo genoemd omdat het bestaat uit een ring van negen microtubule gepaarde sets (doubletten) die twee enkelvoudige omcirkelen microtubules. Deze microtubule bundel in een 9 + 2 opstelling heet een axoneme. De basis van trilharen en flagella is door gemodificeerd met de cel verbonden centriole structuren genoemd basale lichamen. Er wordt beweging geproduceerd wanneer de negen gepaarde microtubulesets van de axoneme tegen elkaar schuiven, waardoor trilharen en flagellen buigen. Het motoreiwit dyneïne is verantwoordelijk voor het genereren van de kracht die nodig is voor beweging. Dit type organisatie wordt gevonden in de meeste eukaryote trilharen en flagella.
De primaire functie van trilharen en flagella is beweging. Ze zijn de manier waarop veel microscopische eencellige en meercellige organismen van plaats naar plaats gaan. Veel van deze organismen worden aangetroffen in waterige omgevingen, waar ze worden voortgestuwd door het slaan van trilharen of de zweepachtige werking van flagella.
Protisten en bacteriëngebruik deze structuren bijvoorbeeld om naar een stimulus (voedsel, licht) te bewegen, weg van een stimulus (toxine) of om hun positie op een algemene locatie te behouden. Bij hogere organismen wordt cilia vaak gebruikt om stoffen in een gewenste richting voort te stuwen. Sommige trilharen werken echter niet bij beweging, maar bij waarneming. Primaire trilharen, gevonden in sommige organen en schepen kunnen veranderingen in omgevingsomstandigheden waarnemen. Cellen langs de muren van aderen zijn voorbeelden van deze functie. De primaire trilharen in endotheelcellen van bloedvaten bewaken de kracht van bloed stroom door de vaten.Zowel trilharen als flagella worden in tal van gevonden soorten cellen. Bijvoorbeeld de sperma van vele dieren, algen, en zelfs varens hebben flagella. Prokaryote organismen kunnen ook een enkel flagellum of meer bezitten. Een bacterie kan bijvoorbeeld hebben: één flagellum aan één uiteinde van de cel (montrichous), één of meer flagella aan beide uiteinden van de cel (amfitrichous), meerdere flagella aan het ene uiteinde van de cel (lophotrichous) of flagella verspreid over de cel (peritrichous). Cilia is te vinden in gebieden zoals de luchtwegen en vrouwelijk voortplantingsstelsel. In de luchtwegen helpen trilharen om slijm met stof, ziektekiemen, stuifmeel, en ander vuil weg van de longen. In het vrouwelijke voortplantingsstelsel helpt trilharen het sperma in de richting van de baarmoeder te vegen.