Вторинна структура утворена переважно водневими зв'язками, які утворилися між атомами водню NH-групи одного завитка спіралі та кисню СО-групи іншого та спрямовані вздовж спірал або між паралельними складками молекули білка. Білкова молекула частково або повністю скручена в α-спіраль або утворює β-складчасту структуру. Наприклад, білки кератину утворюють α-спіраль. Вони входягають до складу копит, рогів, волосся, пір'я, нігтів, пазурів. β-складчасту мають білки, які входять до складу шовку. Ззовні спіралі залишаються амінокислотні радикали (R-групи). Водневі зв'язки значно слабші, ніж ковалентні, але за значної кількості утворюють досить міцну структуру.