生化学の実験室や構造生物学の解析現場において、疎水性相互作用は「生体分子の設計図」そのものとして扱われます。その最大の具体例が、タンパク質のフォールディング（立体構造形成）です。
アミノ酸が連なった一本のポリペプチド鎖が、自発的に特定の三次構造へと折りたたまれる際、主導権を握るのが疎水性アミノ酸です。アミノ酸残基のうち、ロイシン、イソロイシン、バリン、フェニルアラニン、メチオニンといった無極性の側鎖を持つグループは、水環境に晒されることを極度に嫌います。
大学院試対策のコミュニティや生化学研究者の議論でも頻出するように、「フォールディングの初期段階で疎水性側鎖が一気に内部へ隠れ込む（疎水性崩壊：Hydrophobic Collapse）」現象が起きます。水分子との接触を避けるため、疎水性アミノ酸がタンパク質の内側に「疎水性コア」を形成し、親水性アミノ酸が外側の水溶液に面する球状構造を取ります。
2026年現在のAI創薬現場でも、薬剤候補分子が標的タンパク質のポケットに結合する親和性を予測する際、この疎水性ポケットからの水分子の脱溶媒和（水が抜けることによるエントロピー獲得）の計算精度が、ヒット化成否の分かれ目となっています。
