Les proteïnes tenen una varietat de funcions en els organismes vius.

Funció catalítica: les proteïnes amb funció catalítica s'anomenen enzims, i totes les reaccions químiques del metabolisme de l'organisme són catalitzades per enzims.
Funció motora: des del moviment flagel·lar bacterià més baix fins a la contracció muscular en animals superiors, s'aconsegueix proteïnes. La relaxació i la contracció dels músculs es completen principalment amb el lliscament de filaments gruixuts amb miosina com a component principal i filaments amb actina com a component principal.
Funció de transport: en el procés de les activitats de la vida, el transport de moltes molècules i ions petites es completa amb diverses proteïnes específiques. Per exemple, l'albúmina plasmàtica a la sang transporta molècules petites i l'hemoglobina dels glòbuls vermells transporta oxigen i diòxid de carboni.
Suport mecànic i funció protectora: els teixits amb funcions de suport mecànic d'animals superiors com l'os, el teixit connectiu i el cabell, la pell, les ungles i altres teixits amb funció de protecció de cobertura es componen principalment de col·lagen, queratina, elastina, etc.
Funcions immunitàries i defensives: per mantenir la seva pròpia supervivència, els organismes tenen molts tipus de defenses, moltes de les quals depenen de proteïnes per realitzar-les. Per exemple, els anticossos són una classe molt específica de proteïnes que reconeixen i s'uneixen a substàncies estranyes que envaeixen els organismes, com ara proteïnes al·logèniques, virus i bacteris, i cancel·len els seus efectes nocius.
Funció reguladora: en el manteniment de les activitats de la vida normal de l'organisme, la regulació de la funció metabòlica, el control del creixement i desenvolupament i diferenciació, la regulació de la funció reproductiva i la continuació de les espècies, pèptids i hormones proteïnes tenen un paper extremadament important. A més, hi ha proteïnes que reben i transmeten informació reguladora, com les proteïnes receptores de diverses hormones.