Khi thực hiện chức năng, protein có cấu trúc bậc 3 và bậc 4 (cấu trúc không gian ba chiều)
Vì chỉ khi đạt tới cấu trúc bậc ba, protein mới xuất hiện các liên kết như liên kết disulfid, liên kết hydro, liên kết ion, lực tương tác Van der Waals và domain cấu trúc. Nhờ những cấu trúc này mà protein ổn định hơn trong môi trường, quy định tính chất của protein, đặc biệt là tính tan và hoạt tính xúc tác của protein. Cấu trúc bậc 3 còn tạo nên trung tâm hoạt động của phần lớn các loại enzym. Sự thay đổi cấu trúc bậc ba dẫn đến sự thay đổi hướng xúc tác của enzym hoặc mất khả năng xúc tác hoàn toàn. Sự hình thành các domain trong phân tử protein tạo ra khả năng tương tác linh hoạt giữa các đại phân tử, khả năng cơ động, dịch chuyển tương ứng giữa những bộ phận trong quá trình thực hiện chức năng sinh học.
