胺基酸是構成蛋白質的基本單位，它們具有兩個特徵性基團：氨基（-NH2）和羧基（-COOH）。胺基酸的結構通式為：
α-胺基酸：與羧基相鄰的α碳原子上都有一個氨基，同時還有一個側鏈R（不同胺基酸側鏈R不同）和一個氫原子。當氨基連線到直接和羧基碳相連的碳（又叫α碳原子）原子上時，叫α胺基酸；當氨基連線到和羧基碳相隔一個碳的碳時，稱為-β胺基酸。
β-胺基酸：與羧基相鄰的β碳原子上都有一個氨基，同時還有一個側鏈R（不同胺基酸側鏈R不同）和一個氫原子。
胺基酸根據旋光性可以分為D型和L型，其中Fischer投影式羧基在上方，氨基在左側的是L型，在右側的是D型。此外，根據氨基和羧基的位置，胺基酸還可以分為α型和β型。組成蛋白質的胺基酸如果有旋光異構體的話，只能是L型的α-胺基酸。
胺基酸在中性溶液中為兼性離子，具有等電點。α-胺基酸之間通過α碳上的氨基和羧基形成醯胺鍵，使肽鏈骨架上的一些原子靠得更近，更易於彼此間相互作用，是蛋白質的空間結構更緊湊，更穩定。因此，組成蛋白質的胺基酸都為α-胺基酸。