Çoğu protein, tamamen uzatılmış polipeptit zincirleri olarak işlev görmez, birleşerek kompakt çok bileşenli kompleksler oluşturur. Birleşme sırasında, büyüyen kompleks, kendi özgün bileşenlerini hücrede bulunan yüzlerce farklı protein ve protein dışı türün karışımından ayırt etmelidir. Protein kompleksleri, aynı polipeptit zincirinin birçok kopyasından oluşabilir veya birçok farklı polipeptit zincirinden veya protein olmayan bileşenlerden oluşabilir Genellikle proteinler, kendi kendilerine birleşerek bileşenlerinden, hızlı ve hatasız bir şekilde işlevsel kompleksler oluşturmak için gerekli tüm bilgilere sahiptir.

Birçok virüs, gerekli tüm bileşenleri üretmek için enfekte olmuş konakçı hücreyi kullanarak, tamamen işlevsel bir birim oluşturmak üzere kendi kendine birleşebilir. Örneğin, Tütün Mozaik Virüsünde, örtü proteini alt birimleri, in vitro olarak kendiliğinden birleşerek ayrı halkalar oluşturur. Bir RNA molekülü, büyüyen sarmalın merkezine bağlanarak aktif virüsü oluşturur.

Bununla birlikte, bazı protein komplekslerinde, kendiliğinden birleşme yalnızca mutasyon veya hastalıktan kaynaklanır. Alyuvarlarda bulunan ve oksijen taşıyan protein olan hemoglobin, iki alfa alt birimi ve iki benzer beta alt biriminden oluşan bir tetramerdir. Ancak, orak hücre anemisinde, mutant hemoglobin, hemoglobin tetramerleri arasındaki afiniteyi artıran ve bunların anormal bir hemoglobin lifleri grubu olarak toplanmasına neden olan hidrofobik bir yamaya sahiptir.

Bu lifler kan hücrelerini küre şeklinden hilal şekline dönüştürerek kan damarlarını tıkar. Pek çok protein dışarıdan yardım almadan kendi kendine birleşse de, moleküler şaperonlar gibi birleşme faktörleri, protein bileşenlerinin kararlı ve işlevsel bir kompleks halinde birleşmesine yardımcı olur. Regüle protein yıkımına yardımcı moleküler makine olan 26S Proteazom, iki farklı alt kompleksten oluşur:fıçı şeklinde bir 20S çekirdek parçacığı ve iki adet 19S düzenleyici parçacık kapsülü.

Her alt kompleks de birçok protein alt birimini içerir. Birçok Proteazom'a özgü şaperon, bu alt birimleri karşılık gelen alt kompleksleriyle birleştirir. Son olarak da şaperonlar, alt kompleksleri birleştirerek proteazom kompleksinin bitmiş halini oluşturur.