Els nutrients proteics són ingerits majoritàriament en forma de proteïnes. Tanmateix, molts aliments contenen petites proporcions de polipèptids lliures.
La digestió de les proteïnes comença amb la masticació i l’acció trituradora de la cavitat gàstrica que, en fraccionar el conjunt dels aliments, augmenta la superfície d’exposició d’aquests nutrients. Per això, una adequada masticació facilita la digestió i l’absorció de les proteïnes contingudes en els aliments.
La digestió química de les proteïnes comença a l’estómac, mitjançant l’acció del suc gàstric. El suc gàstric està format bàsicament per dos elements secretats per la mucosa gàstrica: l’àcid clorhídric i un enzim digestiu anomenat pepsina. L’àcid clorhídric, altament corrosiu, compleix, amb l’ajut de les contraccions rítmiques i intenses de la cambra gàstrica, la funció d’estovar les superfícies dures dels aliments, com ara les cobertes dels llegums o d’altres vegetals i les fibres de col·lagen o el teixit conjuntiu, en general, dels aliments carnis. La pepsina actua hidrolitzant les proteïnes a nivell dels enllaços peptídics i les fracciona en polipèptids. Ambdós elements actuen de manera conjunta. D’una banda, la pepsina no és secretada directament sinó en forma d’un precursor inactiu anomenat pepsinogen que només és activat, és a dir, és transformat en pepsina, per efecte de l’acidesa que l’àcid clorhídric dóna al suc gàstric; si no fos així, aquest enzim exerciria els seus efectes digestius abans d’ésser secretat, sobre la mucosa gàstrica. D’altra banda, l’efecte hidrolitzant de la pepsina només és eficaç quan, per l’acció de l’àcid clorhídric, les cobertes dures dels nutrients continguts en el bol alimentari ja han estat apartades.
El procés de digestió de les proteïnes continua en l’intestí prim, on els polipèptids, o també algunes proteïnes, procedents de l’estómac, són atacades per diversos enzims elaborats i secretats pel pàncrees. Les més importants són la tripsina i la quimotripsina que, també per hidròlisi, trenquen els polipèptids pels enllaços peptídics, fins a obtenir-ne aminoàcids, dipèptids i tripèptids.
Gairebé la totalitat de les proteïnes són absorbides en forma d’aminoàcids, dipèptids i tripèptids, per mitjà d’un mecanisme de transport actiu. Això no obstant, una petita fracció de les proteïnes contingudes en els aliments i que no són digerides en el tub digestiu es poden absorbir tal qual, per mitjà d’un mecanisme anomenat pinocitosi, en què la membrana de les cèl·lules superficials de la mucosa digestiva les engloba i així envoltades per una part d’aquesta membrana són impulsades cap a l’interior d’aquestes cèl·lules. De qualsevol manera, un cop a llur interior, tots els nutrients proteics acaben per ésser fraccionats en aminoàcids i, en aquesta forma, són abocats a la circulació sanguínia.