A modificação covalente é a alteração de uma proteína sintetizada facilitada por um catalisador. A estrutura e função da proteína são modificadas, mudando seu papel na regulação celular.
Modificações covalentes envolvem a adição ou remoção de grupos químicos em uma proteína e podem envolver um único ou vários aminoácidos. As modificações podem ser reversíveis e irreversíveis. As modificações irreversíveis são mais intensas em energia, pois requerem a síntese de uma nova proteína. Modificações irreversíveis estão associadas a processos em cascata fisiológica. Reações reversíveis são vistas em processos metabólicos e regulação de sinalização. As reações reversíveis geralmente requerem diferentes enzimas para completar a reação nas direções direta e reversa.