На голові мух і комарів розташовані фасеткові очі — органи зору і вусики, або ж антени — органи нюху, на лапках — органи смаку; між кігтиками її лапок знаходяться пульвіли та ароліум — клейкі, вкриті волосками подушечки, які дають змогу мусі ходити по вертикальних площинах. Ротові органи дуже різноманітні: у мух — це м'який лижучий хоботок, що утворюються з нижньої губи, у кровосмоктальних та хижих двокрилих — колючо-сисні ротові органи, в оводів та деяких інших двокрилих комах, які не живляться в дорослому стані, ротові органи недорозвинені. Двокрилі поділяються на дві групи: довговусі, або комарі, з багаточлениковими вусиками та коротковусі, або ж мухи, з вкороченими вусиками. Як ясно з назви ряду, його представники мають тільки передню пару крил, тоді як пару високоспеціалізованих булавоподібних утворів — дзижчалець. Деякі види двокрилих бувають короткокрилими або й взагалі безкрилими.
Ряд Diptera традиційно ділять на три підряди:
Двох останніх об'єднують в групу Brachycera (коротковусі), яку протиставляють підряду Nematocera (довговусі): для Nematocera характерні багаточленикові (більше 6) вусики, для Brachycera — трьохчленикові. Основній масі представників цих підрядів відповідають морфологічні форми: мухи і комарі. Іноді термін «Brachycera» використовують як синонім Orthorhapha.
Деякі автори вважають, що підряд Nematocera є поліфілетичним.
Представники Cyclorrhapha (дослівно: «круглошовні») на відміну від інших двокрилих володіють пупарієм — оболонкою личинки останньої стадії, усередині якої знаходиться лялечка, що відстала і затверділа. При виході дорослої особини оболонка пупарію відкривається по круглому шву. У Orthorhapha (дослівно: «прямошовні») лялечка відкривається прямим подовжнім швом.
У більшої частини представників Cyclorrhapha — групи Schizophora у момент виходу з лялечки над вусиками випинається лобовий пухир (ptilinum) — особлива тонкостінна освіта. Він своєю пульсацією допомагає розірвати оболонки лялечки і пупарію. Згодом лобовий пухир втягується всередину голови. Таким чином, голова Schizophora виявляється найскладніше влаштованою в межах Diptera.
