Kết tinh protein là hành động và phương pháp tạo ra các mạng lưới cấu trúc có trật tự cho các đại phân tử phức tạp. Protein thường ở dạng rắn vô định hình và dễ bị biến tính, trong khi protein tồn tại trong các mạng tinh thể lại chống lại sự biến tính và có độ ổn định cao hơn. Protein có thể kết tinh nếu được đặt trong môi trường thích hợp và thuận lợi. Kết tinh protein được coi vừa là một nghệ thuật vừa là một khoa học, do sự tương tác phức tạp của các biến số ảnh hưởng đến quá trình kết tinh protein.
Lý do phổ biến nhất để tạo ra các tinh thể protein là hỗ trợ các nghiên cứu sinh học cấu trúc, thường thông qua phương pháp tinh thể học nhiễu xạ tia X. Các nhà nghiên cứu có thể hình dung các vùng trong khung cấu trúc cho phép tương tác với các phân tử khác bằng cách hiểu cấu trúc 3 chiều của protein (ví dụ, để hiểu rõ hơn cách các enzyme, cơ chất và ligand tương tác). Hơn nữa, kết tinh là một phương pháp hiệu quả để tạo ra protein tinh khiết, không bị nhiễm tạp từ các protein khác hoặc các chất sinh học ngoại lai, do đó cung cấp một phương thức thay thế để tinh chế và tách chiết so với sắc ký chuẩn bị.
