Un flagelo es un apéndice con forma de látigo que usan muchos organismos unicelulares y unos pocos pluricelulares. Sin embargo, estos apéndices pueden también estar implicados en otros procesos. Este nombre cubre realmente tres estructuras diferentes encontradas en cada uno de los tres dominios.
Los flagelos bacterianos son los filamentos helicoidales que rotan como tornillos. Los flagelos de Archaea son superficialmente similares, pero son diferentes en muchos detalles y considerados no homólogos. Los flagelos de Eukarya - aquellos de células Protista animales y vegetales - son complejas proyecciones celulares que azotan hacia adelante y hacia atrás. En ocasiones, este último es llamado cilio o undulipodia para acentuar su distinción.
Esencialmente, la estructura del flagelo es igual a la del cilio, pero generalmente se complica con otras estructuras añadidas, resultando más grueso y más largo.
Los flagelos más estudiados son los de espermatozoides. En el espermatozoide de mamíferos, el flagelo (cola) está constituido por: un axonema (9 pares de microtúbulos periféricos y un par central) rodeado por las fibras externas densas 9 cilindros proteicos (uno por cada doblete) que intervienen en el movimiento del flagelo.
Por fuera de estas fibras, existen otras estructuras rodeando el complejo axonema-fibras: la vaina mitocondrial, si el corte es por la pieza intermedia, o la vaina fibrosa, si el corte se realiza en la pieza principal.
La vaina mitocondrial está constituida por mitocondrias dispuestas en hélice que proporcionan la energía necesaria para el movimiento del flagelo. La vaina fibrosa son pares de estructuras proteicas (cada una rodea la mitad de las fibras densas). Parece que intervienen en la protección del axonema y quizás también en el movimiento del flagelo.
Los flagelos, que impulsan a los espermatozoides y a muchos protozoos, están diseñados para desplazar toda la célula a través de un fluido.