De tertiaire eiwitstructuur is de volledige driedimensionale vouwing van een eiwit.[1] De tertiaire structuur is afhankelijk van de aminozuursequentie van het polypeptide. De zijketens van de aminozuren waaruit het eiwit bestaat gaan interacties aan met elkaar, en zorgen ervoor dat het eiwit zich als geheel ruimtelijk opvouwt. Door elektrostatische, polaire en hydrofobe interacties treedt stabilisatie op van de ruimtelijke vorm.[2] Nadat de tertiaire structuur is aangenomen, kan een eiwit in de meeste gevallen zijn functie vervullen. Sommige eiwitten vormen met andere eiwitten een groot complex: de quaternaire structuur.
Belangrijk bij de totstandkoming van de tertaire structuur is de vorming van zwavelbruggen. Dit zijn covalente verbindingen die optreden tussen de zwavelatomen van cysteïne-residuen. Zwavelbruggen zijn vele malen sterker dan de non-covalente interacties en geeft de gevouwen polypeptideketen een grote stabiliteit.[3]
In de biofysica wordt de tertiaire structuur van eiwitten gedefinieerd door middel van atomaire coördinaten.[4] Deze coördinaten kunnen ook gebruikt worden om eiwitdomeinen te beschrijven. Een eiwitdomein is een zelfstandig functionerend onderdeel van een eiwit met een geconserveerde tertiaire structuur.[5]