蛋白質分子與多肽的主要區別在于蛋白質空間結構更復雜。

多肽是α－氨基酸以肽鍵連接在一起而形成的化合物，它也是蛋白質水解的中間產物。由兩個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫做二肽，同理類推還有三肽、四肽、五肽等。通常由三個或三個以上氨基酸分子脫水縮合而成的化合物都可以成為叫多肽。 在高二選修有機化學基礎中有對多肽的明確定義。

蛋白質是組成人體一切細胞、組織的重要成分。機體所有重要的組成部分都需要有蛋白質的參與。一般說，蛋白質約占人體全部質量的18%，最重要的還是其與生命現象有關。蛋白質是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經過盤曲折疊形成的具有一定空間結構的物質。

蛋白質是以氨基酸為基本單位構成的生物高分子。蛋白質分子上氨基酸的序列和由此形成的立體結構構成了蛋白質結構的多樣性。蛋白質具有一級、二級、三級、四級結構，蛋白質分子的結構決定了它的功能。

一級結構（primary structure)：氨基酸殘基在蛋白質肽鏈中的排列順序稱為蛋白質的一級結構，每種蛋白質都有唯一而確切的氨基酸序列。

二級結構（secondary structure）：蛋白質分子中肽鏈并非直鏈狀，而是按一定的規律卷曲（如α-螺旋結構）或折疊（如β-折疊結構）形成特定的空間結構，這是蛋白質的二級結構。蛋白質的二級結構主要依靠肽鏈中氨基酸殘基亞氨基（—NH—）上的氫原子和羰基上的氧原子之間形成的氫鍵而實現的。

三級結構（tertiary structure）：在二級結構的基礎上，肽鏈還按照一定的空間結構進一步形成更復雜的三級結構。肌紅蛋白，血紅蛋白等正是通過這種結構使其表面的空穴恰好容納一個血紅素分子。

四級結構（quaternary structure）：具有三級結構的多肽鏈按一定空間排列方式結合在一起形成的聚集體結構稱為蛋白質的四級結構。如血紅蛋白由4個具有三級結構的多肽鏈構成，其中兩個是α-鏈，另兩個是β-鏈，其四級結構近似橢球形狀。