Proteiinin rakennetta voidaan kuvata neljällä tasolla.

Primäärirakenteella tarkoitetaan aminohapoista muodostuvaa polypeptidiketjua.

 Sekundäärirakenteella tarkoitetaan paikallisia kolmiulotteisia rakenteita proteiinissa. Aminohappoketju muodostaa usein kierteitä (α-kierre) tai levymäisiä rakenteita (β-levy).

Tertiäärirakenteella tarkoitetaan lopullista proteiinin ottamaa kolmiulotteista rakennetta. Se koostuu sekundäärirakenteista, jotka ovat liittyneet toisiinsa. Kolmiulotteiseen rakenteeseen vaikuttavat lukuiset heikot sidokset ja rikkisillat.

Useamman kuin yhden polypeptidin muodostamaa kolmiulotteista rakennetta kutsutaan kvaternäärirakenteeksi.