タンパク質分解酵素の中で最も広く研究されているのが、セリンプロテアーゼである。 その名が示すように、このグループの各メンバーは、活性部位に反応性のセリルアミノ酸残基を持っている。

セリンプロテアーゼは、トリプシンとサブチリシンの2つのファミリーに分けられる。

トリプシン系は最も大きく、特にトリプシンやキモトリプシン、エラスターゼ、マスト細胞トリプターゼ、血液凝固や線溶を調節する多くの因子が含まれている。 脊椎動物やその他の動物、また菌類や原核細胞にも存在する。 一方、スブチリシンは細菌にしか存在しない。

エラスターゼとキモトリプシンは疎水性アミノ酸と芳香族アミノ酸の後に切断し、他のトリプシン様プロテアーゼは塩基性アミノ酸のアルギニンまたはリジンのC末端側でのみ切断する。 トリプシンとサブチリジンでは、アミノ酸配列、ひいては立体構造が全く異なる。

しかし、活性部位にある機能的に重要な3つのアミノ酸、セリン（Ser）、アスパラギン酸（Asp）、ヒスチジン（His）は、2つのファミリーのすべてのメンバーで同じ幾何学的関係に配置されているので、タンパク質分解のメカニズムは非常によく似ている。

この事実から、触媒活性を持つ3つのアミノ酸が活性部位に配置されていることは、ペプチド結合の加水分解に非常に有効であることが示唆される。 哺乳類のセリンプロテアーゼは通常、1本のペプチド鎖からなる不活性なプロ酵素（ザイモゲン）として合成される。 活性化は、この酵素が1つまたは複数の部位で切断されたときに起こる。 このような切断は、他のプロテアーゼの作用によって行われるのが一般的である。 ほとんどのセリンプロテアーゼは、機能的に異なる2つの部分を含む。

触媒活性アミノ酸が存在する領域は、トリプシンおよびキモトリプシン、ならびに血液凝固に関与するセリンプロテアーゼにおいて非常によく似ている。 もう一つの領域は、酵素の外側部分に位置している。 この領域は、血液凝固や線溶を調節するセリンプロテアーゼにおいてかなりの大きさを持ち、クリングルドメイン、成長因子ドメイン、ビタミンK依存性カルボキシル化カルシウム結合ドメイン、フィブロネクチンの指構造と相同なドメインの4種類の構造が区別される。

生体内では、タンパク質を分解し、修飾するためにタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）が産生されている。 タンパク質分解酵素の主な仕事は、タンパク質をペプチドやアミノ酸に分解し、エネルギー源として、あるいはタンパク質の再合成のためのビルディングブロックとして利用することである。 さらに、タンパク質分解酵素は、創傷修復や癌、受精卵の排卵と着床、胚の形態形成、授乳後の乳腺の退縮に関連して、細胞環境を修正し、細胞の移動を促進する。

プロテアーゼのもう一つの重要な機能は、炎症、感染、血液凝固などのプロセスの調節因子として働くことである。 ほとんどのタンパク質分解酵素は、基質に対して高い特異性を持っている。 しかし、プロテアーゼの分類は基質の選択ではなく、作用機序に基づいている。

一般に、タンパク質分解酵素の4つのグループは、触媒活性を担う活性部位アミノ酸残基の名前から区別される：アスパラギン酸プロテアーゼ（e…アスパラギン酸プロテアーゼ（例：ペプシン）、システインプロテアーゼ（例：カテプシンB、カテプシンH）、セリンプロテアーゼ（例：トリプシン、トロンビン、プラスミン）、メタロプロテアーゼ（例：コラゲナーゼ、ゼラチナーゼ）であり、一般に4つのグループに分類されている。 タンパク質分解酵素の各グループのメンバーは、非常に多様な生物学的機能を有しているが、アミノ酸分析により、それらの間に高い構造的類似性があることがしばしば示されている。 ある酵素の構造と作用機構を詳しく知ることで、同じグループに属する他の酵素の構造と機能を理解することができる場合が多い

。