Hovedforskellen mellem homodimer og heterodimer er, at homodimer er et protein fremstillet af to identiske proteiner, mens heterodimer er et protein fremstillet af to forskellige proteiner.
Protein er et biomolekyle sammensat af aminosyrekæder. En proteindimer er en kvaternær proteinstruktur dannet ved forening af to proteinmonomerer eller to aminosyrekæder. Generelt binder de hinanden ved ikke-kovalente bindinger. Proteindimerer er enten homodimerer eller heterodimerer. En homodimer har to identiske proteiner, som er ikke-kovalent bundet. Heterodimer har to forskellige proteiner bundet sammen. Denne proteindimerinteraktion er vigtig i regulering og katalyse.