二硫鍵(disulfide bond)是連線不同肽鏈或同一肽鏈中兩個不同半胱氨酸殘基巰基的化學鍵。
二硫鍵是一種比較穩定的共價鍵，在蛋白質分子中起著穩定肽鏈空間結構的作用，二硫鍵的數量越多，蛋白質分子對外界因素影響的穩定性就越大，二硫鍵的長度約為2.05Å，比C-C鍵長約0.5Å，二硫鍵在蛋白質的立體結構形成上起著重要作用，如核糖核酸酶A在經過巰基乙醇(還原劑)和尿素(蛋白質變性劑)處理後，會發生變性作用，其中4對二硫鍵斷裂，多肽鏈伸展開來，高級結構發生變化，失去生物活性，但用透析法將大量還原劑和變性劑除去後，這些二硫鍵可以在原來的位置重新形成，使伸展開的多肽鏈自發摺疊成天然構象，恢復其生物活性。
二硫鍵的形成通常是通過兩個半胱氨酸巰基的氧化，在實驗中，為了更好地了解蛋白質的一級結構，常常需要破壞這些化學鍵，一般使用2-巰-乙醇、二硫蘇糖類、巰基乙酸等硫化合物，在免疫方面，IgG抗體由於其鉸鏈結構會因不同的酶而酶解成不同的片段。