蛋白质在细胞中执行许多机械功能。这些蛋白质可分为两大类 - 产生机械力的蛋白质和受机械力作用的蛋白质。为细胞结构提供机械支撑的蛋白质（例如角蛋白）会受到机械力的影响，而参与细胞运动和分子跨细胞膜运输的蛋白质（例如离子泵）是产生机械力的例子。

细胞运动和肌肉收缩等功能需要将化学能转化为机械能，通常是通过构象变化。例如，核苷三磷酸（如 ATP 和 GTP）的水解可导致微小的构象变化，该变化被放大为主要的结构变化。例如，EF-Tu 是一种具有三个不同结构域的蛋白质，可将 tRNA 分子转移到核糖体。其中一个结构域结合 GTP，GTP 水解为 GDP 导致核苷酸结合位点因释放的无机磷酸盐而发生构象变化。这触发了位于 GTP 结构域和其他两个结构域界面的 α 螺旋的运动，从而改变了结构域的相对位置。这允许蛋白质释放三个结构域保持在界面上的 tRNA，从而允许它进入核糖体。

一些蛋白质，如肌动蛋白，提供多种类型的机械功能。例如，肌动蛋白充当机械蛋白肌球蛋白行走的轨道。根据类型，肌球蛋白可以执行各种功能，例如拉动肌动蛋白丝或沿丝运输附着的细胞器。作为细胞骨架的一部分，肌动蛋白丝充当细胞结构的机械支撑。在细胞运动过程中，这些丝对细胞膜施加压力，导致细胞形成丝状伪足和板状伪足。 细胞膜的延伸部分，允许细胞迁移到新位置。科学家们已经开发出了一些技术，例如光镊，可以测量肌动蛋白在使膜变形时产生的力。