La estructura de una proteína es la disposición que adoptan las cadenas polipeptídicas en el espacio. Se distinguen:

• Estructura primaria: es secuencia lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
• Estructura secundaria: la cadena peptídica se dispone en el espacio según el número de enlaces de hidrógeno que se formen.
  • α hélice: la cadena de aminoácidos se enrolla con un giro dextrógiro. Se forman enlaces de hidrógeno entre el O del –C=O de un aminoácido y el H del NH del cuarto aminoácido que le sigue.

En el caso de la hélice de colágeno se enrolla en forma levógira y hay tres aminoácidos por vuelta.

• • Conformación β: No se forma una hélice, sino que la cadena peptídica adopta forma de zigzag, sin la presencia de enlaces de hidrógeno entre aminoácidos de la misma cadena. Si esta cadena peptídica se repliega, pueden aparecer enlaces de hidrógeno entre aminoácidos formándose una lámina plegada.
• Estructura terciaria. Es la disposición que adopta en el espacio la estructura secundaria cuando se pliega sobre sí misma y origina una conformación globular. 
• Estructura cuaternaria. Estructura que se presenta cuando la proteína está formada por dos o más cadenas polipeptídicas, tengan estructura terciaria o no.

Las variaciones de temperatura y de pH pueden producir la desnaturalización de las proteínas, rompiendo los enlaces que originan la estructura terciaria y cuaternaria, e incluso, en ocasiones, la estructura secundaria. Si se produce la desnaturalización, la proteína adquiere una conformación filamentosa y se produce la precipitación de dicha proteína.