Proteiinit muodostuvat erilaisista aminohapoista, joita on 20. Jokainen aminohappo koostuu keskus-hiiliatomista (α-hiili), johon on kiinnittynyt:

• Aminoryhmä (-NH₂): Tämä on emäksinen osa aminohappoa.
• Karboksyyliryhmä (-COOH): Tämä on hapan osa aminohappoa.
• Vetyatomi (H): Kiinnittynyt α-hiileen.
• Sivuketju (R-ryhmä): Tämä osa vaihtelee aminohaposta toiseen ja määrittää aminohapon kemialliset ominaisuudet (esim. polaarisuus tai hydrofobisuus).
• Joissakin aminohapoissa on myös rikkiä (S). 

Aminohapot eroavat toisistaan siten, että niillä on erilaisia ns. sivuketjuja (R). Eri proteiineissa on erilaisia aminohappoja. 

Valmiissa proteiinissa on usein pitkiä rinnakkaisia aminohappoketjuja, jotka ovat liittyneet toisiinsa. Aminohappoketjut voivat poimuuntua myös lähes pallomaisiksi. Proteiinimolekyylit ovat suurempia kuin hiilihydraatti- tai rasvamolekyylit. Yhdessä proteiinissa voi olla kymmeniä tuhansia aminohappomolekyylejä.

Proteiinissa on useita rinnakkaisia, pitkiä aminohappoketjuja liittyneenä toisiinsa.