二硫键（disulfide bond） 是连接不同肽链或同一肽链中两个半胱氨酸的化学键。二硫键是比较稳定的共价键，在蛋白质分子中，起着稳定肽链空间结构的作用。二硫键数目越多，蛋白质分子对抗外界因素影响的稳定性就愈大。在化学中，二硫键指结构为R-S-S-R '的官能团。二硫键通常由两个硫醇基团耦合而成。在生物学中，两个半胱氨酸残基中硫醇基团间形成的二硫键是蛋白质二级结构和三级结构的重要组成部分。此键在蛋白质分子的立体结构形成上起着一定的重要作用。

两个半胱氨酸分子的氧化可逆反应，形成二硫键。

二硫键的长度约为2.05 A，比C-C键长约0.5 A。绕S-S轴旋转的势垒较低。二硫化物对接近90°的二面角有明显的偏好。当角度接近0°或180°时，二硫化物是一种更好的氧化剂。两个R基团相同的二硫化物称为对称二硫化物的，例如二苯二硫和二甲基二硫。当两个R基团不完全相同时，该化合物被称为不对称或混合二硫化物 。

硫醇和二硫键之间的氧化和还原交换是蛋白质中形成和重新排列二硫键的主要反应。蛋白质中二硫键的重排通常通过蛋白质内硫醇和二硫键交换反应进行；半胱氨酸残基的一组硫化物会攻击自身蛋白质的一个二硫键。这种二硫键重排的过程（称为二硫键洗牌）并不会改变蛋白质中二硫键的数量，改变的仅仅是它们的位置。

生物体内通过硫醇和二硫键交换形成的二硫键的氧化和还原变化受到一种硫氧还蛋白的促进。这种小蛋白在所有已知的生物体中都是必需的，它包含两个半胱氨酸氨基酸残基，以邻近的方式排列（一个挨着一个）。这使得它可以形成一个内部二硫键，或者与其他蛋白质形成一个非内部二硫键。因此，它可以作为还原型或氧化型二硫键的存储库。