胰島素是人體胰腺內胰島β 細胞分泌的一種激素，含有16種51個氨基酸，是一種小分子蛋白質，分子量為5 700，有A和B兩條多肽鏈，A、B鏈間有兩個二硫鍵相連。A鏈有21個氨基酸殘基，內部還有一個二硫鍵，連接第6與第11個氨基酸殘基；B鏈有30個氨基酸殘基。最初，胰島素由動物胰腺中提取。
不同種屬動物（人、豬和牛等）胰島素成分有異，但功能大體相同。人與豬胰島素不同之處是，人胰島素B鏈最後一個氨基酸殘基是蘇氨酸，而豬則是丙氨酸。人與牛胰島素不同之處則是在A鏈上，人的第8號和第10號氨基酸殘基分別為蘇氨酸和異亮氨酸，牛分別為丙氨酸和缬氨酸。不同種類動物，胰島素結構上的差異使得其在生理效應和藥物動力學上稍有不同。
人體胰島素合成過程中，先生成含109個氨基酸的前胰島素原，前胰島素原在細胞內很快經蛋白酶水解去除其前肽，生成86個氨基酸（豬是84）的長肽鏈——胰島素原（人的胰島素原分子量為9 000）。胰島素原在高爾基復合體內形成β顆粒。β顆粒成熟後，胰島素原再經蛋白水解酶作用，脫去中間無活性的C肽(人的C肽為31肽，豬為29肽，牛為26肽)，兩頭的A鏈和B鏈組成胰島素及剩下中間產物(裂解胰島素原)，分泌到β細胞外，進入血液循環。從β顆粒的形成到胰島素的分泌大約需要1小時。胰島素原進入血液循環前，約95%分解成胰島素，未經過蛋白酶水解的胰島素原，一小部分隨著胰島素進入血液循環。因此，有時測出的血胰島素可能也含有胰島素原和裂解胰島素原。
胰島素原的分子和胰島素顯著不同，具有與胰島素相同的生物學作用，但降糖活性明顯低於胰島素。胰島和血漿中的胰島素原含量很少，僅為胰島素的5%～10%，其生物活性也只有胰島素的5%。胰島素原在體內半衰期為18～20分鐘，而胰島素為6～8分鐘。由於胰島素原含有一個分子的胰島素和一個分子的C肽，因此既能與胰島素抗體又可與C肽抗體發生交叉反應。一些1型和2型糖尿病患者血清和尿中胰島素原水平較高，而胰島素缺乏。胰島素與C肽以相等分子分泌到β細胞外進入血液。臨床上使用胰島素治療的患者血清中常出現胰島素抗體，影響放射免疫法對血胰島素水平的測定。在這種情況下，醫生通過測定血漿C肽水平來了解胰島素治療中的糖尿病患者β細胞分泌胰島素的功能狀態。
胰島素是體內唯一能降低血糖水平的激素。胰島素樣生長因子1和2均為單鏈蛋白質，與胰島素原A鏈、C肽和半條B鏈氨基酸序列相類似，也具有胰島素樣活性。
胰島素是一種蛋白質，口服會被胃蛋白酶消化和滅活，只能經皮下、肌肉或靜脈注射。人體胰島素脂溶性較低，注射後吸收速度較快。