蛋白質是由胺基酸以「脫水縮合」的方式組成的多肽鏈，經過盤曲摺疊形成的具有特定空間結構的生物大分子。胺基酸是構成蛋白質的基本單位，每種胺基酸分子至少都含有一個氨基（NH2）和一個羧基（COOH），且這些官能團連線在同一個碳原子上，這個碳原子還連線一個氫原子和一個側鏈基團，側鏈基因稱為R基。胺基酸的不同主要在於R基的不同。
蛋白質的結構包括一級、二級、三級和四級結構。一級結構是指胺基酸的排列順序；二級結構涉及肽鏈骨架的局部空間排列，如α-螺旋和β-摺疊；三級結構是指整個蛋白質分子的三維形狀；四級結構涉及多個多肽鏈之間的空間排列。為了發揮生物學功能，蛋白質需要正確摺疊為一個特定構型，這主要通過非共價相互作用（如氫鍵、離子鍵、範德華力和疏水作用）實現，在一些蛋白質中，二硫鍵也起到關鍵作用。
蛋白質的大小範圍可以從幾十個胺基酸殘基到數千個殘基不等。真核生物的蛋白質平均長度比原核生物長約55%。