Modificação pós-traducional de proteínas é a modificação química e estrutural de uma cadeia proteica depois de sua tradução. Este processo ocorre, pois uma cadeia primária de aminoácidos sintetizada na tradução ainda não possui as características da proteína a ser sintetizada. Por outras palavras, uma cadeia proteica nada mais é que uma longa sequência de vinte possíveis aminoácidos. Esses vinte constituintes básicos oferecem um conjunto limitado de funções e constituições proteicas. Por conta disso, para aumentar a variabilidade dessas características, a célula frequentemente faz uso das modificações pós-traducionais.

Algumas dessas modificações estendem o conjunto de possíveis funções proteicas pela adição de novos grupos funcionais (grupos heme, acetato ou sulfato) ou de cadeias de carboidratos e/ou lipídios. Essas alterações químicas podem alterar a hidrofobicidade de uma proteína e assim determinar a localização celular desta (por exemplo, proteínas hidrofóbicas tendem a se ancorar em membranas fosfolipídicas). Outras modificações, como a fosforilação, fazem parte de um sistema que controla o comportamento proteico (por exemplo, ativando ou inativando uma enzima) amplamente utilizado pela célula.