חלבונים מבצעים פונקציות מכניות רבות בתא. חלבונים אלה יכולים להיות מסווגים לשתי קטגוריות כלליות - חלבונים המייצרים כוחות מכניים וחלבונים הנתונים לכוחות מכניים. חלבונים המספקים תמיכה מכנית למבנה התא, כגון קרטין, נתונים לכוח מכני, ואילו חלבונים המעורבים בתנועת התא ובהובלת מולקולות על פני קרום התא, כגון משאבת יונים, הם דוגמאות ליצירת כוח מכני.

תפקודים כגון תנועת תאים והתכווצות שרירים דורשים המרה של אנרגיה כימית למכנית, בדרך כלל באמצעות שינויים קונפורמטיביים. לדוגמה, הידרוליזה של טריפוספטים נוקלאוזידים, כגון ATP ו- GTP, יכולה לגרום לשינוי קונפורמציה קטן המועצם לשינויים מבניים גדולים. לדוגמה, EF-Tu הוא חלבון בעל שלושה תחומים נפרדים המעביר מולקולת tRNA לריבוזום. אחד התחומים קושר את GTP, וההידרוליזה של GTP ל-GDP גורמת לשינוי קונפורמטיבי באתר קשירת הנוקלאוטידים עקב שחרור פוספט אנאורגני. זה מפעיל תנועה של סליל אלפא הממוקם בממשק של תחום GTP ושני התחומים האחרים ומשנים את המיקום היחסי של הדומיינים זה לזה. זה מאפשר לחלבון לשחרר את ה-tRNA שמוחזק בממשק על ידי שלושת התחומים, ובכך לאפשר לו לנוע לתוך הריבוזום.

חלבונים מסוימים, כגון אקטין (actin), מספקים סוגים רבים של פונקציות מכניות. לדוגמה, אקטין משמש כמסלול עבור מיוזין חלבון מכני ללכת. בהתאם לסוג, מיוזין יכול לבצע פונקציות שונות, כגון משיכת חוטי אקטין או הובלת אברון מחובר לאורך חוט הלהט. כחלק משלד התא, סיבי אקטין משמשים כתמיכה מכנית למבנה התא. במהלך תנועת התא, חוטים אלה מפעילים לחץ על קרום התא וגורמים לתא ליצור פילופודיה ולמליפודיה, הרחבות של קרום התא המאפשרות לתא לנדוד למיקום חדש. מדענים פיתחו טכניקות, כגון פינצטה אופטית, שיכולות למדוד את הכוח שאקטין מייצר בעת עיוות הממברנה.