Proteínas formam complexos com outras pequenas e grandes moléculas, incluindo ácidos nucleicos, hidratos de carbono, e lipídios. Estas são chamadas proteínas conjugadas, significando que seus complexos consistem em ambos os aminoácidos e componentes não proteína. Nucleoproteínas são compostas de ambas as proteínas e ácidos nucleicos.

As proteínas desoxirribonucleicas, ou DNPs, contêm DNA e são encontradas geralmente no núcleo. Em células eucarióticas, o DNA é firmemente envolvido em torno de proteínas histonas, formando nucleossomas, uma parte crucial da estrutura cromossômica. As ribonucleoproteínas, ou RNPs, contêm RNA e podem ser localizadas no núcleo, bem como o citoplasma.

O spliceossoma é um grande complexo de cinco RNPs nucleares pequenos, ou snRNPs, contendo ambos RNA e proteína, juntamente com cofatores acessórios. Este spliceossoma remove nucleotídeos indesejados de uma transcrição de gene precursor. As glicoproteínas e os proteoglicanos são complexos da proteína que contêm hidratos de carbono de tamanhos variados.

Os anticorpos são glicoproteínas com cadeias curtas do hidrato de carbono, críticos para a função imune normal. Em contraste, proteoglicanos são formados de longas e repetidas unidades de açúcar. Muitas vezes estes são açúcares modificados que contêm outros grupos funcionais em vez de um grupo hidroxilo.

Os proteoglicanos são um componente principal da matriz extracelular na cartilagem óssea longa, assegurando o movimento sem atrito das junções. Lipídios também se combinam com proteínas para executar uma variedade de funções. As lipoproteínas são complexos hidrossolúveis que possuem um núcleo hidrófobo do lipídico e uma proteína hidrofílica na superfície.

O colesterol insolúvel não pode viajar livremente através do sangue. Assim, ele se liga ao núcleo da lipoproteína, que auxilia em seu transporte. Em contraste, proteolipídios são complexos insolúveis em água, Com resíduos hidrófobos de aminoácidos anexado às moléculas lipídicas.

Os lipídios são abundantes em tecidos cerebrais, onde podem formar um revestimento isolante que mantém funções motoras normais. Adicionalmente, as proteínas formam complexos com muitos outros tipos de moléculas. As células vermelhas do sangue derivam sua cor do heme, um componente não-proteico da Hemoglobina.

O heme tem um átomo de ferro central que liga e transporta oxigénio através da corrente sanguínea.