一个带有净电荷的分子会在电场中移动，这个现象叫做电泳。它提供了一个分离蛋白质和其他大分子如DNA 和RNA 的有力手段。一个蛋白质（或其他）分子在电场中的迁移速率（Velocity of migration，v）取决于电场强度（E）、蛋白质的净电荷（z）以及摩擦系数（Frictional coefficient，f）。

电场力Ez 驱动着带电分子向带相反电荷的电极移动，同时受到来自于移动分子同介质之间的摩擦产生的黏滞力fv 的阻滞。摩擦系数取决于迁移分子的质量、形状以及介质的黏度（η）。对于一个半径为r的球体，

电泳分离几乎总是在凝胶（或固体支持物如纸）中而不是在自由溶液中进行的。这有两个原因。首先，凝胶可以抑制由小的温度梯度产生的对流（Convective currents），这是有效分离的必需条件。其次，凝胶可以作为增强分离效果的分子筛（Molecular sieves）。比凝胶孔径小的分子容易在凝胶中移动，而比凝胶孔径大得多的分子几乎是固定不动的。

中等大小的分子在凝胶中的移动有着不同程度的难易度。聚丙烯酰胺凝胶（Polyacrylamide gels）是精选的电泳支持介质，因为它在化学上是惰性的，并且很容易通过丙烯酰胺的聚合来形成。此外，其孔径大小在聚合时可以通过选择不同浓度的丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺（一种交联剂）来控制。

在变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳，蛋白质主要是基于相对分子质量来进行分离的。首先，蛋白质混合物溶解在十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate，SDS）溶液中，这是一种可以打破天然蛋白质中几乎所有非共价键相互作用的阴离子去污剂。还可加入巯基乙醇（Mercaptoethanol）或二硫苏糖醇（Dithiothreitol）来还原二硫键。SDS 的阴离子与蛋白质主链以大约一个阴离子对两个氨基酸残基的比例相结合，这样就形成了一种带有大量与蛋白质相对分子质量大致成比例负电荷的SDS 和变性蛋白质的复合物。通过与SDS 结合而获得的负电荷通常比天然蛋白质本身所带的电荷要大得多；因而蛋白质本身的电荷就显得微不足道了。然后把这种SDS 与变性蛋白质的复合物用于聚丙烯酰胺凝胶电泳，典型的是垂直板电泳形式。电场的方向是从顶部到底部。最后，凝胶中的蛋白质用硝酸银或考马斯蓝（Coomassie blue）之类的染料进行染色，显示出一系列条带。放射性标记可以通过在凝胶上放置一张X-射线胶片来进行检测，这种方法称为荧光显影法（Fluoradiography）。

小的蛋白质分子在凝胶中移动得很快，而大分子则停留在顶部，接近混合物的点样点。在这种条件下大多数多肽链的泳动度（Mobility）都与它们的相对分子质量的对数呈线性关系。这个经验关系不适用于某些蛋白质，比如某些富含碳水化合物的蛋白和某些膜蛋白的迁移是反常的。(www.daowen.com)

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）具有快速、灵敏、分辨率高的特点。电泳和染色需花数小时。少到0.1 μg（大约2 pmol）的蛋白质用考马斯亮蓝染色可清晰显带，甚至更少的量（大约0.02 μg）都可以用银染检测出来。相对分子质量差别在2%（比如来源于大约110 氨基酸个残基差异的40 kD 和41 kD）的蛋白质通常都可以区分开来。

蛋白质也可以基于其酸碱性氨基酸残基的相对含量用电泳分离。一个蛋白质的等电点（Isoelectric point，pI）就是它净电荷为零时的pH。在这个pH 时，它的电泳迁移率是零，因为在方程（1）中的z 等于0。例如，一种高度碱性的电子传递蛋白细胞色素C 的等电点为10.6，然而，血液中的酸性蛋白血清蛋白的等电点却是4.8。

假设一个待电泳的蛋白质混合物在没有SDS 存在下的有pH 梯度的凝胶中电泳，每种蛋白质都会迁移，直到它到达凝胶中与其等电点相等的pH 位置。这种根据蛋白质的等电点进行电泳分离的方法称为等电聚焦（Isoelectric focusing，IF）。凝胶中的pH 梯度是通过事先在凝胶中电泳一种有许多pI 值的两性电解质的混合物（Polyampholytes）（分子小、带多个电荷的聚合物）来形成的。等电聚焦很容易分辨pI 值差异小到0.01 个单位的蛋白质，这意味着只有一个净电荷差异的蛋白质都可以分离开来。

等电聚焦可以和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结合起来而获得非常高的分辨率。单个样品首先进行等电聚焦。然后，将此单泳道胶（Single-lane gel）水平放置在SDS-聚丙烯酰胺凝胶板的顶部。这样，在等电聚焦过程中，样品中的各种蛋白质就按其各自的迁移距离在聚丙烯酰胺凝胶的顶部铺开。然后以垂直的方向进行电泳来产生一个二维的斑点图谱。在这样的凝胶中，蛋白质基于等电点在水平方向上被分离开来，然后在垂直的方向上根据相对分子质量进行分离。非常值得注意的是，通过一次双向电泳可以分辨大肠杆菌中1 000 多种不同的蛋白质。