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