Протеини имају различите функције у живим организмима.

Каталитичка функција: протеини са каталитичком функцијом називају се ензими, а све хемијске реакције метаболизма организма катализују ензими.
Моторна функција: Од најнижег бактеријског покрета флагелара до контракције мишића код виших животиња, постиже се протеин. Опуштање и контракција мишића се углавном завршава клизањем дебелих филамената са миозином као главном компонентом и филаментима са актином као главном компонентом.
Транспортна функција: У процесу животних активности, транспорт многих малих молекула и јона употпуњују различити специфични протеини. На пример, албумин плазме у крви преноси мале молекуле, а хемоглобин у црвеним крвним зрнцима преноси кисеоник и угљен-диоксид.
Механичка подршка и заштитна функција: ткива са механичким потпорним функцијама виших животиња као што су кост, везивно ткиво и коса, кожа, нокти и друга ткива са функцијом заштите покривача углавном се састоје од колагена, кератина, еластина итд.
Имунолошке и одбрамбене функције: Да би одржали сопствени опстанак, организми имају много врста одбране, од којих се многе ослањају на протеине. На пример, антитела су високо специфична класа протеина који препознају и везују се за стране супстанце које нападају организме, као што су алогени протеини, вируси и бактерије, и поништавају њихове штетне ефекте.
Регулаторна функција: У одржавању нормалних животних активности организма, регулација метаболичке функције, контрола раста и развоја и диференцијације, регулација репродуктивне функције и наставак врсте, пептиди и протеински хормони играју изузетно важну улогу. Поред тога, постоје протеини који примају и преносе регулаторне информације, као што су рецепторски протеини различитих хормона.