Proteinnedbrytningen följer en mycket stel process; syftet är att bryta ner proteinet till mindre komponenter, så kallade aminosyror, som används för att återuppbygga eller ersätta skadade eller döende proteiner i kroppen efter att matsmältningen är klar. Det finns nio essentiella aminosyror, som ofta kallas byggstenar. Den fysiska handlingen av proteinnedbrytning börjar i munnen, när maten som innehåller proteinet tuggas i mindre bitar. Den kemiska processen med proteinnedbrytning börjar när maten kommer in i magen, och det är denna del av processen som gör att proteinet kan brytas ner till molekyler som kroppen kan använda.
När mat kommer in i munnen bryts den ned fysiskt genom att tugga. Vissa livsmedel som innehåller en hög mängd protein som ska smältas inkluderar kött, ägg, nötter och mejeriprodukter. Maten blandas med saliv i munnen, vilket underlättar dess färd ner i matstrupen. Mellan matstrupen och magsäcken finns en klaff som kallas en sfinkter, och när maten färdas genom den klaffen, börjar den kemiska processen med proteinnedbrytning.
Under den kemiska processen för proteinnedbrytning blandas saltsyra, tillsammans med enzymer som kallas pepsiner, med proteinmolekylerna och bryter de bindningar som håller samman molekylerna. När dessa bindningar är brutna, genom en process som kallas hydrolys, är proteinerna nära att bli de essentiella aminosyrorna som kroppen behöver. Processen med proteinnedbrytning i magen kan ta upp till fyra timmar, men det finns en mängd olika faktorer som kan påverka hur lång tid det tar.
När matsmältningen i magen är klar, rör sig de nästan nedbrutna proteinerna genom tolvfingertarmen in i tunntarmen. Vid denna tidpunkt avslutar bukspottkörteln proteinnedbrytningen genom att frigöra ett enzym som kallas trypsin. När denna slutliga nedbrytning är klar, rör sig aminosyrorna genom väggen i tunntarmen till små kapillärer. Det smälta proteinet, eller aminosyrorna, färdas genom levern innan det kommer in i huvudblodbanan. Aminosyrorna färdas sedan genom hela kroppen till de organ som mest behöver fyllas på.
Om kroppen har för mycket protein och allt inte kan smältas och absorberas i blodomloppet, kommer resten att fortsätta genom tjocktarmen och resa genom njurarna. Vid denna tidpunkt omvandlas det till en avfallsprodukt som kallas urea. Det släpps sedan ut från kroppen i urinen.