一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩水形成的共价键，称为肽键。在蛋白质分子中，氨基酸之间以肽键连接起来，形成肽链。
最简单的肽由两个氨基酸组成，称为二肽。含有三个氨基酸的肽称为三肽，以此类推。肽链中的氨基酸由于形成肽键时脱水，已不是完整的氨基酸，所以称为残基。肽的命名是根据组成肽的氨基酸残基来确定的。一般从肽的氨基端开始，称为某氨酰某氨酰…某氨基酸。肽的书写也是从氨基端开始：
H2N-Ala-Tyr-Gly-COOH
肽链的英文名称也是连续书写的，上面的三肽写作“Alanyltyrosylglycine”。所以，一条长长的肽链，就会有一个长长的名字。据说，肌联蛋白含有25000多个氨基酸，其化学名是最长的英文单词，有189,819个字母，读一遍要用3个半小时。
肽键中的原子由于可产生共振而表现出较高的稳定性。在肽键中C-N单键具有约40％双键性质，而C=O双键具有40％单键性质。这样就产生两个重要结果：第一，肽键的亚氨基在pH 0-14的范围内没有明显的解离和质子化的倾向；第二，肽键中的C-N单键不能自由旋转，使蛋白质能折叠成各种三维构象。
肽键的共振式
除了蛋白质部分水解可以产生各种简单的多肽以外，自然界中还有长短不等的小肽，它们具有特殊的生理功能。动植物细胞中含有一种三肽，称为谷胱甘肽，即δ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其中的“δ-”表示谷氨酸是用侧链的羧基与半胱氨酸形成肽键。因为这些小肽的合成是用专门的酶合成的，所以会有非标准肽键，也可以含有特殊氨基酸。
谷胱甘肽
谷胱甘肽含有巯基，用GSH表示，称为还原型谷胱甘肽。两个还原型谷胱甘肽被氧后会通过二硫键连接到一起，称为氧化型谷胱甘肽（GSSG）。谷胱甘肽在体内的氧化还原过程中起作用，是一种重要的抗氧化剂。谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase）清除过氧化物的过程中就要用到GSH。
谷胱甘肽过氧化物酶
脑啡肽是天然止痛剂。肌肉中的肌肽可作为肌肉中的缓冲剂，缓冲肌肉产生的乳酸对pH的影响。一种抗生素叫做短杆菌酪肽，由12种氨基酸组成，许多激素也是多肽，如催产素、加压素、舒缓激肽等。
小肽的物理性质与氨基酸类似，也是离子晶体，在水溶液中以偶极离子存在。肽键的亚氨基不解离，所以肽的酸碱性取决于末端氨基、羧基和侧链基团。肽的滴定曲线和氨基酸的相似，等电点也可以根据它的各个基团pK值确定。
肽的化学性质和氨基酸相似，但有一些与肽键相关的反应是氨基酸所没有的，如双缩脲反应。一般含有两个或两个以上肽键的化合物都能与CuSO4碱性溶液发生反应，生成紫红色或蓝紫色的复合物。这个反应并不需要双缩脲，这样命名是因为双缩脲的结构与肽键类似，也可以发生类似反应。这个反应可以用来测定蛋白质含量。
双缩脲，由两分子尿素缩合而成