蛋白酶体核心复合物约700，沉降系数为20S，由4个同轴的环组成，每个环由7个亚基组成，形成一种桶状结构．位于桶状结构外侧的两个环称为α环，由7个α亚基组成。桶状结构内侧的两个环为β环， 由7个β亚基组成, 其中β1、β2和β5具有苏氨酸蛋白酶活性位点，具体来说β，具有Caspase样肽酶活性，β2具有胰蛋白酶样活性，βs具有胰凝乳蛋白酶样活性。这些活性位点处于20S中心复合物内部，从而可以有效地防止非特异性蛋白质的降解。20S核心复合物两端可与三种调节复合物或激活物结合，如与19S调节复合物结合即构成26S的蛋白酶体复合体。19S调节复合物通过a环与核心复合体相结合。19S调节复合物由17个不同亚基组成，由两部分构成，一个是基底复合物，另一个是盖复合物。 前者由6个ATP酶亚基和2个非ATP酶亚基组成，后者由9个亚基组成。基底复合物中的ATP酶亚基分别被命名为Rpt 1~6，负责核心复合体降解腔通道的开启，具有降解底物去折叠和帮助降解底物进入降解腔等功能。盖复合物在泛素依赖的蛋白质降解过程中主要发挥识别泛素降解信号和去泛素化的作用。由此可见， 盖复合物与基底复合物的协同作用保证了带有多泛素化标签的底物蛋白质能够进入中心复合体活性中心并被降解为短肽。值得注意的是，原核细胞的蛋白酶体本身就缺少盖复合物。但研究表明，某些非泛素化的降解底物也能够被这种没有盖复合物的蛋白酶体所降解，人为解离掉盖复合物的蛋白酶体也能以ATP依赖的方式降解非泛素化的底物。