כאשר חומצות אמינו יוצאות מהריבוזום במהלך התרגום, הן יוצרות את מבנה החלבון הראשוני, רצף סדרתי שיכול להיות באורכים שונים. שרשרת פפטידית זו מוחזקת יחד על-ידי קשרים קוולנטיים בין הקצוות האמיניים והקרבוקסיליים של שתי חומצות אמינו. עם התארכות הפפטיד נוצרים קשרי מימן, כמה חומצות אמינו נקשרות לחומצות שכנות, מה שגורם לגדיל להתקצר ולהתעקם, וליצור מבנה סלילי שנקרא סליל אלפא.אחרים נקשרים לרוחב והם מכונים משטחי בטא. ביחד, שתי תצורות אלו ידועות כמבנה השניוני של החלבון. אינטראקציות כימיות נוספות לרבות כוחות הידרופוביים, קישור יוני, וגשרים דיסולפידיים, המתרחשות בין קבוצות צדדיות של חומצת אמינו, מגבירות את הקיפול לתוך המבנה השלישוני, צורה כדורית תלת-מימדית המהווה את הצורה הפונקציונלית הסופית עבור חלבונים רבים.אם שתיים או יותר שרשראות פוליפפטידיות מתאחדות ממבנים שלישוניים, נוצר מבנה מורכב יותר, המבנה הרביעוני, לשם אינטראקציות אופטימליות.