多肽链的主结构主要由氨基酸残基通过肽键相连而成。具体来说，每个氨基酸分子包含一个中心碳原子（也称为α-碳），该碳原子上连接着一个氨基（-NH2）、一个羧基（-COOH）、一个氢原子以及一个特定的侧链或R基团。在多肽链中，氨基酸之间的氨基和羧基发生脱水缩合反应，形成肽键（-CO-NH-）。因此，从化学结构的角度来看，多肽链主结构的基本组成单元就是这些通过肽键相连的氨基酸残基。
多肽链的主干部分由每个氨基酸分子中的α碳、氨基上的氮原子和羧基上的氧原子构成。这些原子按照-CO-NH-的形式重复排列，形成了多肽链的骨架。侧链（R基团）则从α碳上伸出，不同的氨基酸具有不同性质的侧链，如亲水性、疏水性、带电荷等，这决定了多肽乃至蛋白质的功能特性。
在生物体内，多肽链通过折叠形成特定的空间结构，从而执行各种生物学功能。这些空间结构包括二级结构（如α-螺旋和β-折叠）、三级结构（整体的三维构象）以及四级结构（多个多肽链之间的相互作用形成的复合体）。但无论其复杂程度如何变化，所有这些高级结构的基础都是由氨基酸残基通过肽键连接而成的主链。
