البنية الثانوية للبروتين تتألف من ترتيب الأحماض الأمينية في السلسلة الببتيدية، وتتمثل في تبادل الروابط الهيدروجينية بين مجموعات الكربوكسيل والأمين في السلسلة الببتيدية. وهناك نوعان رئيسيان من البنية الثانوية:
1- الهليكس الألفي (alpha-helix) : وهي شكل ملتف ثابت للسلسلة الببتيدية حول محور خطي، وذلك بدوران كل أربعة احماض أمينية مع بعضها البعض. وتكون الحليكس الألفية غالباً موجودة في النسيج الضام، والبروتينات القابلة للتشكيلات الذاتية.
2- الورك (beta-sheet) : ويتكون عندما تتراص النهايات الشبيهة بمجموعات الكربوكسيل والأمين للسلاسل الببتيدية وتتشكل بينهم روابط هيدروجينية سلالية. ويمكن للبروتينات أن تحتوي على ورقات بيتا في بنيتها الثانوية، وهي عادة موجودة في بنية البروتينات المتضمنة في الأجسام الحية.