二级结构以往是由生物巨分子在原子量级结构下的氢键来定义的。
1. 二级结构在生物化学及结构生物学中，是指一个生物巨分子，如蛋白质及核酸（DNA或RNA），局部区段的三维通式。它并不描述任何特定的原子位置，而这会在三级结构中处理。
2. 在蛋白质，二级结构则是以主链中氨基之间的氢键模式来定义，亦即DSSP所定义的氢键，并不包括主链与旁链间或是旁链之间的氢键。而核酸的二级结构是以碱基之间的氢键来定义。在很多RNA分子，二级结构对RNA正常功能非常重要，有时甚至于较序列重要。这可以帮助用于分析非编码RNA。RNA二级结构可以用电脑来提升预测准确性。而其他生物信息学的应用会使用一些二级结构的概念来分析RNA。
3. 蛋白质的二级结构包含局部残基之间由氢键所调节的相互作用。最普遍的二级结构就是α-螺旋及β-折叠，此外还有β-转角和无规卷曲。经计算后发现其他螺旋，例如310螺旋及π螺旋，在能量上有着有利的氢键模式，但这些螺旋却是在自然的蛋白质中是很稀有的，要α螺旋在中央进行不利的骨架包装后，才可在末端中发现。紧的转角、松开及灵活的环会连结更多“规则的”二级结构。任意形并非真正的二级结构，但却是一类缺乏规则的二级结构的形态。