一条多肽链具有三维的立体结构的球状蛋白质。但是像胰岛素和r-球蛋白那样的,即使是由许多条肽链组成,但在其链间有象S-S键那样的共价键,这些链的集合体为三维立体结构,称为三级结构。每条链首先取二级结构,二级结构的链再折叠成球状而成为三级结构。因此,三级结构是靠链间,特别是其侧链间起作用的力而使其稳定的。其中包括上述的双硫键,酪氨酸和羧基之间的氢键,但起最重要作用的是疏水键。因此一旦疏水键被切断,三级结构就被破坏而导致蛋白质发生变性。这样,三级结构原来虽是指蛋白质立体结构而言,但最近也用来表示像tRNA和rRNA那种多核苷链折叠成球状的结构。