1.一級結構（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。

2.二級結構（secondary structure）：蛋白質分子中肽鏈並非直鏈狀，而是按一定的規律捲曲（如α-螺旋結構）或摺疊（如β-摺疊結構）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。

3.三級結構（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，血紅蛋白等正是透過這種結構使其表面的空穴恰好容納一個血紅素分子。

4.四級結構（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。