蛋白质工程是通过对蛋白质及酶的化学修饰及基因改造获得具有特殊功能的非天然蛋白质的技术。主要是根据蛋白质的结构和功能间的相互关系，利用基因工程技术，或用化学方法合成基因、改造基因，以便合成新的蛋白质，或改变蛋白质的活性、功能以及溶解性等。
几乎所有类型具有开发前景的蛋白质和多肽均有用蛋白质工程改造的尝试，并取得不同程度的成果。例如，水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸组成。水蛭素在临床上可作为抗血栓药物用于治疗血栓病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素，将47位的Asn变为Lys，使其与分子内Thr4或Asp5间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段正确取向，从而提高抗凝血效率，试管实验提高达4倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果提高20倍。