肽链是由多个氨基酸通过肽键连接形成的链状结构。具体来说，每个氨基酸的羧基与相邻氨基酸的氨基发生缩合反应，脱去一分子水，形成肽键，从而将氨基酸连接起来。肽链的长度可以从短肽如二肽（由两个氨基酸组成）到长肽链，甚至构成蛋白质，后者是由超过五十个氨基酸组成的大分子有机化合物。
肽链是蛋白质分子的基本结构单位，其一级结构（化学结构）决定了蛋白质的特性和功能。蛋白质分子结构通常分为四个层次：一级结构（氨基酸序列）、二级结构（局部空间排列）、三级结构（整体空间结构）和四级结构（亚单位间的相互关系）。
肽链与肽键、氨基酸、水分子和蛋白质之间的关系密切：
肽键是氨基酸间连接的化学键，由一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基反应形成。
氨基酸是构成肽链的基本单元，通过肽键连接形成链状结构。
水分子在形成肽键的过程中被释放或生成。
蛋白质是由一个或多个肽链组成的大分子有机化合物，具有复杂的生物功能