細菌鞭毛由位于內細胞膜上鞭毛錨定點的蛋白質組成的旋轉發動機（Mot 復合體）驅動。 該發動機由質子動力提供動力，即由于細胞新陳代謝建立的濃度梯度，質子（氫離子）流過細菌細胞膜（弧菌有兩種鞭毛，側向 和極性的，有些是由鈉離子泵而不是質子泵驅動的）。 轉子將質子傳輸穿過膜，并在此過程中轉動。 僅轉子就可以在 6,000 到 17,000 轉/分的速度下運行，但附有鞭毛絲的轉輪通常只能達到 200 到 1000 轉/分。 旋轉方向可以通過鞭毛電機開關幾乎瞬間改變，這是由于轉子中蛋白質 FliG 位置的輕微變化引起的。 鞭毛具有很高的能效，消耗的能量很少。 扭矩產生的確切機制仍然知之甚少。 因為鞭毛馬達沒有開關，蛋白 epsE 被用作機械離合器，使馬達與轉子分離，從而停止鞭毛并讓細菌留在一個地方。

鞭毛的圓柱形適合微生物的運動； 這些生物體在低雷諾數下運行，周圍水的粘度比其質量或慣性重要得多。

鞭毛的旋轉速度隨著質子動力的強度而變化，從而允許某些形式的速度控制，也允許某些類型的細菌達到與其大小成比例的顯著速度； 有些達到每秒大約 60 個單元長度。 以這樣的速度，細菌大約需要 245 天才能覆蓋 1 公里； 盡管這看起來可能很慢，但是當引入規模概念時，視角就會發生變化。 與宏觀生命形式相比，以每秒體長數來表示確實非常快。 例如，獵豹每秒只能達到大約 25 個身體長度。

通過使用它們的鞭毛，細菌能夠通過有偏見的隨機游走快速移向引誘劑并遠離驅蟲劑，分別通過逆時針和順時針旋轉鞭毛來“奔跑”和“翻滾” . 兩個旋轉方向不相同（相對于鞭毛運動），由分子開關選擇。

在鞭毛組裝過程中，鞭毛的成分穿過基體和新生絲的空心。 在組裝過程中，蛋白質成分被添加到鞭毛尖端而不是基部。 在體外，鞭毛絲在含有純化鞭毛蛋白作為xxx蛋白質的溶液中自發組裝。

細菌鞭毛的至少 10 種蛋白質成分與許多革蘭氏陰性菌中發現的三型分泌系統 (T3SS) 共享同源蛋白質，因此一種可能是從另一種進化而來的。 由于 T3SS 與鞭毛器具有相似數量的組件（約 25 種蛋白質），因此很難確定哪一個先進化。 然而，鞭毛系統似乎總體上涉及更多的蛋白質，包括各種調節劑和伴侶蛋白，因此有人認為鞭毛是從 T3SS 進化而來的。 然而，也有人提出鞭毛可能首先進化，或者這兩種結構是平行進化的。 早期單細胞生物需要運動性（mobility）支持，進化會優先選擇移動性更強的鞭毛，但從鞭毛進化而來的T3SS可視為“還原進化”，并沒有得到拓撲支持 系統發育樹。 這兩種結構分別從共同祖先進化而來的假設解釋了兩種結構之間的蛋白質相似性及其功能多樣性。

一些作者認為鞭毛不可能進化，假設它們只有在所有蛋白質都到位時才能正常發揮作用。 換句話說，鞭毛裝置是不可簡化的復雜性。 然而，許多蛋白質可以被刪除或突變，鞭毛仍然起作用，盡管有時效率會降低。 此外，由于許多蛋白質對某些物種而言是xxx的，因此細菌鞭毛組成的多樣性高于預期。 因此，鞭毛器在進化方面顯然非常靈活，完全能夠失去或獲得蛋白質成分。 例如，已經發現許多突變可以增加大腸桿菌的活力。 細菌鞭毛進化的其他證據包括退化鞭毛的存在、鞭毛的中間形式和鞭毛蛋白序列之間的相似模式。