La modifica covalente è l'alterazione di una proteina sintetizzata facilitata da un catalizzatore. La struttura e la funzione della proteina viene modificata, cambiando il suo ruolo nella regolazione cellulare.
Le modifiche covalenti comportano l'aggiunta o la rimozione di gruppi chimici su una proteina e possono comportare uno o più amminoacidi. Le modifiche possono essere reversibili e irreversibili. Le modifiche irreversibili sono più intense in quanto richiedono la sintesi di una nuova proteina. Le modifiche irreversibili sono associate ai processi fisiologici a cascata. Le reazioni reversibili si osservano nei processi metabolici e nella regolazione del segnale. Le reazioni reversibili spesso richiedono enzimi diversi per completare la reazione in avanti e indietro.