Las proteínas realizan muchas funciones mecánicas en una célula. Estas proteínas se pueden clasificar en dos categorías generales: proteínas que generan fuerzas mecánicas y proteínas que están sujetas a fuerzas mecánicas. Las proteínas que proporcionan soporte mecánico a la estructura de la célula, como la queratina, están sujetas a una fuerza mecánica, mientras que las proteínas involucradas en el movimiento celular y el transporte de moléculas a través de las membranas celulares, como una bomba de iones, son ejemplos de generación de fuerza mecánica.

Funciones como el movimiento celular y la contracción muscular requieren la conversión de energía química en mecánica, generalmente a través de cambios conformacionales. Por ejemplo, la hidrólisis de nucleósidos trifosfatos, como ATP y GTP, puede dar lugar a un pequeño cambio conformacional que se amplifica a cambios estructurales importantes. Por ejemplo, EF-Tu es una proteína con tres dominios distintos que transfiere una molécula de ARNt al ribosoma. Uno de los dominios se une a GTP, y la hidrólisis de GTP a GDP da como resultado un cambio conformacional en el sitio de unión de nucleótidos debido al fosfato inorgánico liberado. Esto desencadena el movimiento de una hélice alfa que se encuentra en la interfaz del dominio GTP y los otros dos dominios cambian la posición relativa de los dominios entre sí, lo que permite que la proteína libere el ARNt que se mantiene en la interfaz por los tres dominios, lo que le permite moverse hacia el ribosoma.

Algunas proteínas, como la actina, proporcionan muchos tipos de funciones mecánicas, por ejemplo, la actina actúa como una pista para que la proteína mecánica miosina camine. Dependiendo del tipo, la miosina puede realizar varias funciones, como tirar de los filamentos de actina o transportar un orgánulo unido a lo largo del filamento. Como parte del citoesqueleto, los filamentos de actina actúan como un soporte mecánico para la estructura celular. Durante el movimiento celular, estos filamentos ejercen presión sobre la membrana celular haciendo que la célula forme filopodios y lamelipodios, Extensiones de la membrana celular que permiten a la célula migrar a una nueva ubicación. Los científicos han desarrollado técnicas, como las pinzas ópticas, que pueden medir la fuerza que produce la actina al deformar la membrana.