A estrutura quaternária refere-se ao arranjo espacial de subunidades e à natureza de seus contatos. As cadeias que constituem uma proteína com várias subunidades podem ser idênticas ou diferentes. Por exemplo, na hemoglobina (constituída de quatro cadeias), as interfaces das subunidades participam na transmissão de informação entre os centros de ligação para O2, CO2 e H+. Nas moléculas de anticorpos o centro de combinação ao antígeno é formado de segmentos de dois tipos diferentes de cadeias.