La modification covalente est l'altération d'une protéine synthétisée facilitée par un catalyseur. La structure et la fonction de la protéine sont modifiées, changeant son rôle dans la régulation cellulaire.
Les modifications covalentes impliquent l'ajout ou la suppression de groupes chimiques sur une protéine et peuvent impliquer un ou plusieurs acides aminés. Les modifications peuvent être réversibles et irréversibles. Les modifications irréversibles sont plus énergivores car elles nécessitent la synthèse d'une nouvelle protéine. Des modifications irréversibles sont associées à des processus physiologiques en cascade. Des réactions réversibles sont observées dans les processus métaboliques et la régulation de la signalisation. Les réactions réversibles nécessitent souvent différentes enzymes pour terminer la réaction dans le sens direct et inverse.