Sự biến tính của protein xảy ra khi nhiệt độ cao hoặc tương tác hóa học phá hủy cả cấu trúc bậc hai và bậc ba của chúng. Quá trình biến tính thực sự không đủ mạnh để phá vỡ các liên kết peptit trong protein và khiến công thức hóa học của chúng thay đổi .
Protein là những phân tử lớn, phức tạp với những đặc tính độc đáo phụ thuộc nhiều hơn vào trình tự của các nguyên tố trong cấu trúc cơ bản của chúng. Protein đủ lớn để có các đặc tính khác nhau ở các vùng khác nhau của phân tử, như vậy một phần có thể phân cực trong khi phần khác thì không, và một phần phản ứng mạnh với một số hóa chất nhất định trong khi một phần khác phản ứng mạnh với những phần khác. Sự gấp nếp của protein, do cấu trúc và lực hút giữa các phần khác nhau của protein, làm lộ ra hoặc che đi các vùng khác nhau của nó, quyết định cách nó phản ứng với môi trường. Nhiều chức năng sinh học thực sự kích hoạt các protein thay đổi cấu trúc của chúng, tạo ra một nhóm con phản ứng khi cần thiết.
Sự biến tính phá vỡ các cấu trúc bậc hai và bậc ba này, làm lộ toàn bộ phân tử protein. Một ví dụ phổ biến là nấu trứng. Các protein của trứng, được gấp lại để giảm liên kết với nhau và vẫn ở trạng thái lỏng, bị phá vỡ, vì vậy chúng có thể liên kết với nhau và trở nên rắn. Thành phần hóa học của chúng không thay đổi, nhưng tính chất hóa học của chúng thì có.
