二硫鍵最重要的一個特性就是它在還原劑作用下的裂解。使二硫鍵裂解的還原劑較多。在生物化學中，常用的還原劑有硫醇如β-巰基乙醇（β-mercaptoethanol，β-ME）或二硫蘇糖醇（DTT）。通常要使用過量硫醇試劑保證二硫鍵的完全裂解。其它還原劑還有三羥甲基氨基甲烷磷化氫液[ tris(2-carboxyethyl)phosphine,TCEP]，與β-ME和DTT不同，TCEP無味，有選擇性的，可以在堿性和酸性環境下工作（不像DTT），更親水性，耐氧化。此外，在蛋白硫醇修飾前，通常不需要去除TCEP [4] 。
硫醇和二硫鍵之間的氧化和還原交換是蛋白質中形成和重新排列二硫鍵的主要反應。蛋白質中二硫鍵的重排通常通過蛋白質內硫醇和二硫鍵交換反應進行；半胱氨酸殘基的一組硫化物會攻擊自身蛋白質的一個二硫鍵。這種二硫鍵重排的過程（稱為二硫鍵洗牌）并不會改變蛋白質中二硫鍵的數量，改變的僅僅是它們的位置。
生物體內通過硫醇和二硫鍵交換形成的二硫鍵的氧化和還原變化受到一種硫氧還蛋白的促進。這種小蛋白在所有已知的生物體中都是必需的，它包含兩個半胱氨酸氨基酸殘基，以鄰近的方式排列（一個挨著一個）。這使得它可以形成一個內部二硫鍵，或者與其他蛋白質形成一個非內部二硫鍵。因此，它可以作為還原型或氧化型二硫鍵的存儲庫。