化学一接触到复杂的生命物质就遇到很大的困难，用传统的有机化学分析方法往往很难处理。
19世纪，由于肥皂工业的发展而大量应用脂肪，促使分子较小、结构较简单的脂肪的组成成分得到了阐明。
当时已经明确了脂肪是由甘油和三个脂肪酸分子所组成，其中脂肪酸含有14，16，18……偶数碳原子。
但是，对蛋白质、核酸和淀粉、纤维素等糖类的成分和结构只积累了一些初步知识。
20世纪40年代以后，精确的分析方法逐渐建立起来，有力地推动了生物大分子结构的阐明。
直到今天，生命物质的结构仍然是重要的研究课题。
19世纪，化学家和生物学家分析研究了像鸡蛋蛋白、血液、奶、骨髓和神经等的成分，
认识到含氮的蛋白质类化合物的重要性。
同时细胞化学的研究也表明，同生命现象密切相关的细胞质也同蛋白质很相似。
蛋白质这一名称是1836年瑞典化学家柏尓采留斯提出的。
1842年德国化学家李比希在他的名著《动物化学》中用了蛋白质这一名词，
并把它列为生命系统最重要的物质。
1868年英国生物学家赫胥黎曾宣传蛋白质是“生命的物质基础”的思想。
在他的以此为题的演讲中，虽然过分强调了细胞质而忽视了膜和核的作用，
但它的“生命力即分子力”的思想，鼓舞着人们去寻找生命的统一物质基础。
自从1820年发现最简单的甘氨酸以来，从蛋白质的水解产物中不断分离出新的氨基酸，
到19世纪末，已经发现了12种氨基酸，
到1940年发现了全部20种氨基酸，并确立了各种氨基酸的结构式和天然氨基酸的左旋性。
19世纪末20世纪初，对蛋白质化学作出杰出贡献的是德国有机化学家费舍尔，他发现了3种氨基酸。
他同另一位德国化学家霍夫迈斯特差不多同时提出了蛋白质结构的肽键理论，
即蛋白质是由许多氨基酸以肽键形式连接成长的多肽链。
肽键是一个氨基酸分子上的羧基同另一个氨基酸分子上的氨基连接成的化学键。
1907年费舍尔合成了18肽的长链，
虽然这个肽链键只含有15个甘氨酸和3个亮氨酸，却是蛋白质肽键结构理论的一个初步证明。
20世纪初，对蛋白质的多样性已经有所认识，
了解了在外表上性质十分相似的不同来源的蛋白质，在氨基酸的种类和含量上却不尽相同。
但蛋白质是大分子的概念却是经过曲折才建立起来的。
19世纪中叶以后，已经粗略地了解到蛋白质的分子量约在1万以上。
但由于受19世纪末20世纪初兴起的胶体化学理论的影响，
很多化学家坚信蛋白质是一种胶体，而不是有结构的分子。
他们把复杂的生命现象同“胶体”相联系，特别是把当时已知具有重要生命功能的蛋白质同一些无机盐类如金盐
或肥皂水等胶体等同看待，因而有关溶液的物理化学理论都不能用于研究蛋白质。
这种认识动摇了已经初步建立起来的蛋白质结构理论，也阻碍了进一步的探讨。
1922年至1925年，德国高分子化学家施陶丁格从研究天然橡胶的分子结构中，提出了“大分子”的概念，
并证明橡胶大分子是由简单的单体以正常的化学键相连而成的线性长链聚合物，
这才逐步改变了蛋白质化学家的态度。
1925年瑞典化学家斯韦德伯发明了超速离心机，用来测定蛋白质的分子量。
此后，蛋白质是由多种氨基酸连接成大分子的概念才逐渐确立起来，
早期由费舍尔等建立的肽键结构理论也得到广泛承认。
但是，究竟是什么化学力量使蛋白质维持其天然的构象，则仍不清楚。
1936年，美国化学家米尔斯基和鲍林等提出了，
在蛋白质大分子的结构中，除了结合力较强的肽键外，还存在着一种较弱的氢键，
正是氢键维持了缠绕着的长肽链的稳定构象。
氢键的破坏引起了蛋白质的变性。
1950年，鲍林和科里又提出由于氢键的作用，蛋白质大分子的总外貌呈α—螺旋状。
直到20世纪50年代，由于各种分析手段的不断出现和改进，蛋白质的结构才得到基本阐明。
1937年瑞典化学家蒂塞里乌斯发明电泳法，
1941年英国生化学家马丁和辛格建立了色层析法，后来又发展为纸层析法，
使蛋白质和氨基酸的分离、提纯和鉴定越来越精确。
20世纪50年代X射线衍射分析方法不断改进，特别是与计算机相结合，
使蛋白质的晶体结构分析的速度加快，分辨率也越来越高。
20世纪50年代以来，逐渐有一些蛋白质的氨基酸顺序和立体结构得到阐明，
从而成为分子生物学的重要组成部分。