随着越来越多的蛋白质的晶体结构被解析，对蛋白质立体结构的一般规律也日益清楚。
就一个球状蛋白质而言，它们的表面常被一层亲水残基包围，带有疏水侧链的残基原则上处于分子内部，但并不是绝对的。严格地说，整个蛋白质分子由里到外，疏水残基是逐渐减少，亲水残基则不断增多。比较而言，亲水残基出现在分子内部的几率大于疏水残基出现在分子表面的几率。因为很多带有电荷的残基通过正负电荷的相互作用而形成盐键，或者是一些残基的侧链参与氢键的形成，结果削弱了残基的亲水性，使某些侧链的疏水性质更为突出。又例如肽链骨架中肽键内的羰基和亚胺基都有亲水和形成氢键的特性。球状蛋白质表面也存在着一些疏水残基，从能量上看，是处于不稳定状态，它们有变得更为稳定的倾向。这些残基的侧链往往成为蛋白质的活性位点，参与和其它分子的相互作用；或是参与亚基和亚基的相互作用，形成蛋白质的四级结构，或是自身、或是和其它分子缔合。
就膜蛋白而言，其肽链中穿越膜的肽段经常是形成两亲性α螺旋或β折叠。它们一个侧面集中了较多的疏水性残基，相对的另一侧面存在着不少亲水性残基。有些膜蛋白具有多个穿越膜的肽段，这些肽段形成的两亲螺旋的疏水面向着膜脂质中的脂肪链，亲水面则背对脂肪链，并且还以特定的方式排列，尽可能地避免和疏水环境接触，同时相互协同形成某种亲水的微环境。有些一次穿越膜的蛋白质也往往表现出有形成二聚或多 聚化的倾向，其结果也是使穿越膜的肽段在能量上更为稳定。
综上所述，蛋白质结构的特征是疏水/亲水间的平衡，其结构的稳定在很大程度上有赖于分子内的疏水作用。当然，稳定蛋白质结构的因素不仅是疏水作用，还有氢键、盐键和范德华力以及肽链内的二硫键、肽链和所含金属元素间的配位键等。但是从各种因素的贡献看，疏水作用是最重要的。
