每个细胞都含有一种特化的纤毛。这些“初级纤毛”主要作为感觉结构发挥作用，如同无线电天线从周围环境中收集信息。初级纤毛不能独立运动，因为它们缺乏中央微管与周围9个小管之间的动力蛋白连接。目前我们已经得知，初级纤毛可作为机械与化学刺激的受体，发挥重要的作用。在鼻腔内壁，经过修饰的初级纤毛与感觉气味的嗅上皮特化细胞（树突小结）上的感受器相连。而在眼睛中，视网膜特化的光感受器也通过初级纤毛附着于细胞上。此外，初级纤毛还在细胞分裂中起到了控制的作用，并很可能参与了细胞的运动过程。
由纤毛缺陷引起的疾病被称为纤毛病（ciliopathies）。纤毛病有着广泛的症状，在鉴定出共同的细胞学病因之前，这些症状常常被误认为是相互独立的。纤毛病的其中一些症状可能在所有患者中都出现，而另一些则是相对独特的。口腔-面部-手指综合征患者常有多指及肾脏问题。于19世纪末首次发现的巴尔德-别德尔（Bardet-Biedl）综合征患者同样存在肾脏问题，但同时还具有可引起失明的视网膜退化、肥胖以及糖尿病等症状——所有这些症状都是由缺乏相应功能的纤毛所引起的。