為了研究蛋白質分子結構的基本規律，人們用不同的方法從不同的角度對已知的蛋白質結構進行分類，有些是基于生物功能，有些是基于結構自身，有些是將二者結合在一起進行分類研究。例如，鋅金屬蛋白酶是一類可催化肽鏈內部肽鍵水解的肽鏈內切酶，盡管所屬的各個亞家族成員的整體空間結構差異顯著，但催化活性部位的結構非常類似，故將它們歸屬于一類蛋白。
然而，最為人們熟悉的還是M.Levitt和C.Chothia對蛋白質結構進行的分類。此方法認為二級結構的組合構成了大多數結構域結構的核心，并據此把蛋白質結構分為四類：α型、β型、α/β型以及其它類型的結構域結構。α型結構域結構主要由α-螺旋所構成，例如肌紅蛋白的結構等。β型結構域結構主要由反平行的卜回折所構成，通常是兩個卜回折相互包裹在一起，例如質體蘭素的結構等。α/β型結構域結構則是由α-螺旋所包裹的以平行β-鏈為主的；β-α-β花樣所構成的，例如丙糖磷酸異構酶、葡萄糖異構酶催化結構域的結構等。還有一些蛋白質是由不連續的α-和β-花樣組合而成，并且通常在由α-螺旋包裹的結構域的一部分形成一個小的反平行β-回折，這些結構可以認為屬于第四類，例如某些核酸酶的結構等。此外還有一些小的蛋白質，它們富含二硫鍵或金屬離子，形成一個特殊的種類，這些蛋白質的結構似乎在很大程度上受金屬離子或二硫橋的影響，所以看起來比常規的蛋白質顯得無序。
類型有：α-螺旋型；α/β型；全β-折疊型；無規卷型。