生物界蛋白质的种类估计在1010~1012数量级。造成种类如此众多的原因主要是20种参与蛋白质组成的氨基酸在肽链中的排列顺序不同引起的。根据排列理论，由20种氨基酸组成的二十肽，其序列异构体有2×1018种。如果一个相对分子质量为34 000的蛋白质含有12种氨基酸，并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中的数目相等，则不难算出，其序列异构体数目约为10300。蛋白质这种序列异构的现象是蛋白质生物功能多样性和五种特异性的结构基础。
蛋白质是生物功能的载体。实际上每种细胞活性都依赖于一种或几种特定的蛋白质。归纳起来蛋白质的生物学功能有以下几方面：
1. 催化 蛋白质构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。我们身体有数千种酶，每一种只能参与一种生化反应。人体细胞里每分钟要进行一百多次生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。
2. 调节 许多蛋白能调节其它蛋白执行其生理功能的能力，这些蛋白称为调节蛋白，如激素类。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长激素是由191个氨基酸分子合成（与生长素无关）。
3. 转运 转运蛋白，其功能是从一地到另一地转运特定的物质，维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白—输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白——输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。
4. 贮存 另一类蛋白质是氨基酸的聚合物，又因氮素通常是生长的限制性养分，所以生物体必要时就利用蛋白质作为提供充足氮素的一种方式。例如卵清蛋白为鸟类胚胎发育提供氮源。
5. 运动 某些蛋白质赋予细胞以运动的能力，肌肉收缩和细胞游动是细胞具有这种能力的代表，作为运动基础的收缩和游动蛋白具有共同的性质：它们都是丝状分子或丝状聚集体。例如肌动蛋白和肌球蛋白及微管蛋白。
6. 结构成分 人的身体由百兆亿个细胞组成，细胞可以说是生命的最小单位，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次，而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好，那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之，人则经常处于亚健康状态。组织受损后，包括外伤，不能得到及时和高质量的修补，便会加速肌体衰退。
7. 支架作用 某些蛋白质在细胞应答激素和生长因子的复杂途径中起作用，这类蛋白质称为支架蛋白或接头蛋白。支架蛋白都有一个组件组织，蛋白质结构的特定部分通过蛋白-蛋白相互作用能识别并结合其它蛋白中的某些结构元件。例如SH2组件能与含有磷酸化酪氨酸残基的蛋白质结合，SH3组件能与富含脯氨酸残基的蛋白质结合。
8. 防御和进攻 这类蛋白在细胞防御、保护和开发方面的作用是主动的。保护蛋白中最突出的是脊椎动物体内的免疫球蛋白或称抗体。另一类保护蛋白是血液凝固蛋白。
9. 异常功能 某些蛋白具有上述功能以外的功能，如应乐果甜蛋白有着极高的甜度，某些海洋生物如贝类分泌一类胶质蛋白，能将贝壳牢固地粘在岩石或其它硬表面上。