तृतीयक संरचना किसी एक बहुपेप्टाइड की पूरी त्रिविम सजावट है: उसकी कुंडलियाँ, पट्ट और फंदे आपस में जमे हुए, और प्रायः कई ऐसे संहत प्रांतों में जो स्वतंत्र रूप से मुड़ते हैं। उसे असहसंयोजी बल थामते हैं — जलविरागी प्रभाव, जो अध्रुवीय पार्श्व शृंखलाओं को जल से दूर किसी अंतर्भाग में गाड़ देता है, हाइड्रोजन बंध, आवेशित पार्श्व शृंखलाओं के बीच लवण-सेतु, और वान डर वाल्स जमाव — और कभी-कभी डाइसल्फ़ाइड सेतु, यानी दो सिस्टीनों के बीच सहसंयोजी S–S बंध, उन प्रोटीनों में जो ऑक्सीकारक बाहर की ओर स्रावित होते हैं। चतुष्क संरचना कई बहुपेप्टाइडों (उपइकाइयों) का एक ही प्रोटीन में जुड़ना है: हीमोग्लोबिन दो और दो शृंखलाएँ हैं। गोलिकाकार प्रोटीन संहत और जल-घुलनशील होते हैं (एंजाइम, वाहक); तंतुमय प्रोटीन फैले हुए और अघुलनशील (कोलैजन की तिहरी कुंडली, केराटिन तथा मायोसिन की कुंडलित कुंडलियाँ, रेशम)।
उदाहरण
उदाहरण 12.15 (कोई जेल पढ़ना)
किसी कच्चे निष्कर्ष में दर्जनों पट्टियाँ दिखती हैं; बंधुता वर्णलेखन के बाद सूचक की स्थिति पर एक ही पट्टी बचती है। SDS के बिना और अपचायक के बिना चलाने पर वही प्रोटीन की स्पीशीज़ के रूप में चलता है: वह दो एक जैसी शृंखलाओं का द्विलक है जिन्हें कोई डाइसल्फ़ाइड सेतु थामे है, और जिसे अपचायक तोड़ देता है तथा अपमार्जक अलग कर देता है। दो जेल, तर्क की एक ही लड़ी, और चतुष्क संरचना पता चल जाती है।