蛋白质结构域（英语：protein domain）是蛋白质中的一类结构单元，是构成蛋白质三级结构的基本单元。在较大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的残基构成紧密联系，形成两个或多个在空间上可以明显区别的局部区域。结构域与分子整体通过低价键超连，一般难以分离，这是它与蛋白质亚基结构的区别。

一般每个结构域由100~300氨基酸残基组成，各有独特的空间结构，并承担不同的生物学功能。蛋白质分子中的几个结构域有的相同，有的不同，而不同蛋白质分子中的各结构域也可以相似。如乳酸脱氢酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、苹果酸脱氢酶等均属以NAD为辅酶的脱氢酶类，它们各自由2个不同的结构域组成，但它们与NAD结合的结构域结构则基本相同。蛋白质结构域在空间上具有临近相关性：即在蛋白质一级结构上相互临近的残基，在蛋白质结构域的三维空间结构上也相互临近，而在蛋白质一级结构上相互远离的氨基酸残基，在蛋白质结构域的空间结构上也相互远离，甚至分别属于不同的蛋白质结构域。

结构域（domain）的概念首先在1973年由Wetlaufer在研究母鸡溶菌酶和木瓜蛋白酶的X射线晶体学研究和对有限的免疫球蛋白的蛋白水解研究后提出。Wetlaufer将结构域定义为可以自主折叠的蛋白质结构的稳定单位。在自然中，通常将几个结构域结合在一起以形成具有大量可能性的多结构域和多功能蛋白质。在多结构域蛋白中，每个结构域可以独立地或以与其邻居协同的方式实现其自身的功能。结构域可以用作构建大组装体如病毒颗粒或肌肉纤维的模块，或者可以提供在酶或调节蛋白中发现的特异性催化或结合位点。

全alpha结构域是由α尾旋和蛋白质结构环连接而成。而相对的全beta结构域是只含有不重复的beta折叠构成。混合alpha/beta是指含有螺旋-转角-螺旋这类结构模体的超二级结构的结构域，alpha+beta结构域含有alpha螺旋和beta折叠二级结构且沿着肽键排列。

EF手是在信号传送钙调蛋白的所有结构域和肌肉蛋白质肌钙蛋白C中发现的一种螺旋-转角-螺旋结构域。Src同源2结构域（SH2结构域）通常在信号转导蛋白中发现，赋予与磷酸化酪氨酸（pTyr）结合的能力，命名为src病毒癌基因的磷酸酪氨酸结合结构域，其本身是酪氨酸激酶。锌手指脱氧核糖核酸结合结构域（ZnF_GATA）含有ZnF_GATA结构域的蛋白质通常是与启动子的DNA序列[AT]GATA[AG]结合的转录因子。