angl. protein sequencing, klasicky se provádí Edmanovým odbouráváním, kdy se z N-konce polypeptidovéhořetězce pomocí fenylisothiokyanátu postupně odštěpují definované deriváty aminokyselin (thiohydantoiny, viz schéma), které se pak identifikují pomocí různých, nejčastěji chromatografických metod. Tímto opakujícím se procesem lze stanovit i několik desítek aminokyselinových zbytků. Pokud je sekvenovanýpeptidový řetězec delší, rozštěpí se nejdříve na několik kratších fragmentů specifickými endopeptidasami (nejčastěji trypsinem a chymotrypsinem). V posledních letech se při sekvenování bílkovin stále více uplatňuje hmotnostní spektrometrie, kde se touto metodou určí buď hmotnost jednotlivých fragmentů, které se pak srovnají se standardy, nebo se tyto fragmenty přímo osekvenují. Ukazuje se také, že je-li k dispozici mRNA kódující danou bílkovinu, bývá snadnější pomocí reverzní transkripce získat odpovídající cDNA, tu osekvenovat (sekvenování DNA) a pomocí známého genetického kódu zpětně určit sekvenci studované bílkoviny. Za práci na (primární) struktuře proteinů, zvláště insulinu, získal roku 1958 F. Sanger Nobelovu cenu.
