Die Ziliarstrukturen wurden erstmals 1647 von Antonie Leeuwenhoek bei der Beobachtung der Protozoen gesehen. Bei niederen Organismen sind diese Anhängsel für die Zellbewegung verantwortlich, während sie bei höheren Organismen bei der Bewegung der extrazellulären Flüssigkeiten in den Körperhöhlen helfen.

Die Flimmerhärchen bestehen aus Mikrotubuli in einer 9+2-Anordnung mit neun Mikrotubuli-Dublett-Ringbündeln, die ein Paar zentraler Singulett-Mikrotubuli-Bündel umgeben. Die Dublett-Mikrotubuli-Bündel sind durch das Nexin-Protein und axonemale Dyneine verbunden. Radiale Speichen verbinden diese äußeren Dublett-Mikrotubuli mit dem inneren Mittelpaar. Die koordinierte Bewegung der axonemalen Dyneine ist für die charakteristische peitschenartige Bewegung der Flimmerhärchen verantwortlich. Diese charakteristische Ziliarbewegung wird durch den Schalthemmungs- oder Schaltpunktmechanismus erklärt, der 1979 von Wais-Steider und Satir vorgeschlagen wurde. Das Modell deutet darauf hin, dass während der Ziliarbewegung nur die Hälfte der Dyneine zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv ist, während die andere inaktiv bleibt. Die axonemalen Dyneine auf beiden Seiten wechseln abwechselnd zwischen aktiver und inaktiver Form, um die Ziliarbewegung voranzutreiben. Die gleitenden Mikrotubuli innerhalb der Zilien benötigen Energie aus der ATP-Hydrolyse innerhalb der Schwerkettendomäne der axonemalen Dyneine.

Die Flimmerhärchen des Menschen bewegen sich rhythmisch, sie transportieren ständig Abfallstoffe wie Staub, Schleim und Bakterien über die Atemwege, weg von der Lunge und hin zum Mund. Schlagende Flimmerhärchen auf Zellen in den weiblichen Eileitern bewegen die Eizellen vom Eierstock in Richtung Gebärmutter. Ein Flagellum ist ein Anhang, der größer als ein Zilium ist und auf die Fortbewegung von Zellen spezialisiert ist. Beim Menschen sind die Spermien die einzige gegeißelte Zelle, die sich während der Befruchtung in Richtung weiblicher Eizellen bewegen muss.