二硫键是很多蛋白质立体结构中不可或缺的组成部分。二硫键属于共价键，是由一条多肽链内或二条多肽链中的2个半胱氨酸残基经脱氢氧化生成，所以有链内和链间的二硫键。几乎可以在所有的胞外肽类和蛋白质分子中发现这些共价键。
二硫键的形成和半胱氨酸有关，半胱氨酸（Cys）的侧链有一个非常活跃的反应性巯基。此基团中的的氢原子可很容易地被自由基和其他基团取代，因而易与其他分子形成共价键。通常情况下，半胱氨酸的巯基很不稳定，极易氧化形成二硫键，当一个半胱氨酸的硫原子与位于蛋白质不同位置的另一半胱氨酸的硫原子形成共价单键时，一个二硫键就形成了。
形成二硫键的实质是两个游离的巯基氧化后形成硫—硫共价键。从化学机理上讲是个自由基反应。
断键：
在生物化学的领域中，通常系指在肽和蛋白质分子中的半胱氨酸残基中的键。此键在蛋白质分子的立体结构形成上起着一定的重要作用。为了确定蛋白质的一级结构，首先必须将二硫键打开，使成为线状多肽链。为此，需要在2-巯-乙醇、二硫苏糖类、巯基乙酸等的硫化合物与尿素那样的变性剂同时存在下使之发生作用，使还原成SH基（为了防止再氧化通常用适当的SH试剂将该基团烷基化）或是在过甲酸的氧化作用下衍生成-SO3H基或是采用在氧化剂共存下用亚硫酸的作用诱导成-S-SO3H基的方法。
