Семейство белков — это группа эволюционно связанных белков, обладающих гомологичной аминокислотной последовательностью. Этот термин почти синонимичен термину «семейство генов», поскольку, если белки имеют гомологичные аминокислотные последовательности, то и кодирующие их гены также должны проявлять значительную степень гомологии в нуклеотидных последовательностях ДНК. Этот термин не следует путать с термином «семейство» в таксономии видов живых организмов.
Также как и для многих других биологических терминов, использование понятия семейство белков сильно зависит от контекста: оно может обозначать большую группу белков с едва заметной гомологией первичных последовательностей, или очень узкую группу белков с почти одинаковой первичной структурой, функцией, и трёхмерной организацией, или любой другой промежуточный случай. Чтобы различить две эти крайние ситуации, Дайхофф ввёл понятие белкового суперсемейства[1][2][3]. С течением времени были придуманы такие понятия как класс, группа, клан и подсемейство, но всех их постигла судьба такого же двусмысленного употребления. В общепринятом употреблении подразумевается, что суперсемейство (структурная гомология) содержит семейства (гомология первичной последовательности), которые содержат подсемейства. Следовательно, суперсемейства такие как клан PA протеаз имеют более низкий уровень консервативных последовательностей, чем одно из семейств входящих в него, например семейство C04. Представляется маловероятным, что в ближайшее время появится точное определение с чёткими критериями, а следовательно читателю предстоит самому решить, как именно понимать эти термины в каждом конкретном контексте.
Концепция белкового семейства зародилась во времена, когда было ещё очень мало белков с известной первичной и третичной структурой; в основном были исследованы небольшие, однодоменные белки такие как миоглобин, гемоглобин, и цитохром c. С тех пор обнаружилось, что многие белки содержат множество структурно и функционально независимых единиц или доменов. Из-за происходившей в ходе эволюции рекомбинации генов разные домены развивались независимо. По этой причине в последние годы всё больше внимания уделяют семействам белковых доменов. Целый ряд онлайн ресурсов посвящён определению и каталогизированию таких доменов (см. список в конце статьи).