La dénaturation des protéines se produit lorsque des températures élevées ou des interactions chimiques détruisent à la fois leurs structures secondaires et tertiaires. Les processus de dénaturation ne sont pas assez puissants pour rompre les liaisons peptidiques au sein des protéines et modifier leurs formules chimiques .
Les protéines sont de grosses molécules complexes dotées de propriétés uniques qui ne dépendent pas uniquement de la séquence des éléments dans leurs structures primaires. Les protéines sont suffisamment grosses pour avoir des propriétés différentes dans différentes régions des molécules, de sorte qu'une partie peut être polaire tandis qu'une autre ne l'est pas, et une partie réagit fortement avec certains produits chimiques tandis qu'une autre réagit fortement avec d'autres. Le repliement de la protéine, provoqué par des structures et des attractions entre différentes parties de la protéine, expose ou masque ses différentes régions, déterminant ainsi comment elle réagit à son environnement. De nombreuses fonctions biologiques déclenchent en fait des protéines pour changer leur conformation, exposant un sous-groupe réactif si nécessaire.
La dénaturation brise ces structures secondaires et tertiaires, exposant la totalité de la molécule de protéine. Un exemple courant est la cuisson d'un œuf. Les protéines de l'œuf, qui se replient pour réduire leur liaison les unes aux autres et restent liquides, sont rompues, elles peuvent donc se lier et devenir solides. Leur composition chimique ne change pas, mais leurs propriétés chimiques oui.