Come abbiamo detto, le proteine alimentari servono principalmente come fonte di amminoacidi, con i quali l'organismo produce le proprie proteine.
La digestione delle proteine è quindi finalizzata allo smembramento delle proteine alimentari in amminoacidi semplici. Questo avviene tramite un'idrolisi sempre più spinta da parte di enzimi digestivi che spezzano i legami peptidici iniziando dal mezzo e dalle estremità della catena. Gli amminoacidi che via via si liberano vengono poi assorbiti dalla mucosa intestinale e portati al fegato.
La digestione delle proteine inizia nello stomaco ad opera della pepsina, che attacca le catene dall'interno riducendole in frammenti e facilitando così la successiva azione degli altri enzimi. Anche l'acido cloridrico ha un ruolo importante, poiché attiva la pepsina, rende possibile la sua azione abbassando il pH, e denatura le proteine scoprendo i legami peptidici che possono così essere attaccati.
La fase successiva avviene nel duodeno ad opera delle peptidasi pancreatiche, enzimi, che spezzano ulteriormente i peptidi. L'idrolisi finale dei peptidi in amminoacidi avviene tramite altri enzimi, le amminopeptidasi.
Gli amminoacidi giungono così al fegato, l'organo che regola il loro metabolismo, ovvero:
Gli amminoacidi non vengono utilizzati in toto per costruire nuove proteine, ma una certa quantità viene demolita per produrre glucosio (che verrà utilizzato per produrre energia oppure trasformato in grassi ed immagazzinato nel tessuto adiposo) o energia.