Hovedforskjellen mellom homodimer og heterodimer er at homodimer er et protein laget av to identiske proteiner, mens heterodimer er et protein laget av to forskjellige proteiner.
Protein er et biomolekyl som består av aminosyrekjeder. En proteindimer er en kvaternær proteinstruktur dannet av foreningen av to proteinmonomerer eller to aminosyrekjeder. Generelt binder de seg med hverandre ved ikke-kovalente bindinger. Proteindimerer er enten homodimerer eller heterodimerer. En homodimer har to identiske proteiner som er ikke-kovalent bundet. Heterodimer har to forskjellige proteiner bundet sammen. Dette protein dimer interaksjon er viktig i regulering og katalyse.