Proteiny mají v živých organismech různé funkce.

Katalytická funkce: proteiny s katalytickou funkcí se nazývají enzymy a všechny chemické reakce metabolismu organismu jsou katalyzovány enzymy.
Motorická funkce: Od nejnižšího bakteriálního bičíkového pohybu až po svalovou kontrakci u vyšších zvířat je dosaženo bílkovin. Uvolnění a kontrakce svalů jsou završeny především klouzáním tlustých filament s myozinem jako hlavní složkou a filamenty s aktinem jako hlavní složkou.
Transportní funkce: V procesu životních aktivit je transport mnoha malých molekul a iontů dokončen různými specifickými proteiny. Například plazmatický albumin v krvi přenáší malé molekuly a hemoglobin v červených krvinkách přenáší kyslík a oxid uhličitý.
Mechanická podpůrná a ochranná funkce: tkáně s mechanickou podpůrnou funkcí vyšších živočichů, jako jsou kosti, pojivová tkáň a vlasy, kůže, nehty a další tkáně s krycí ochrannou funkcí, se skládají převážně z kolagenu, keratinu, elastinu atd.
Imunitní a obranné funkce: Aby si organismy udržely své vlastní přežití, mají mnoho typů obrany, z nichž mnohé jsou závislé na proteinech. Například protilátky jsou vysoce specifickou třídou proteinů, které rozpoznávají a váží se na cizí látky, které napadají organismy, jako jsou alogenní proteiny, viry a bakterie, a ruší jejich škodlivé účinky.
Regulační funkce: Při udržování normálních životních aktivit organismu hraje mimořádně důležitou roli regulace metabolických funkcí, řízení růstu a vývoje a diferenciace, regulace reprodukční funkce a pokračování druhů, peptidy a proteinové hormony. Kromě toho existují proteiny, které přijímají a přenášejí regulační informace, jako jsou receptorové proteiny různých hormonů.