La rotación alrededor del enlace peptídico no es libre. Se necesitan entre 75 y 90 kcal/mol para vencer la energía del doble enlace y conseguir la rotación libre. Los estudios de difracción de rayos X muestran claramente que los átomos que forman el enlace peptídico están en un plano en conformación trans (anti) . En disolución la forma cis (sin) representa algo menos de 0,1% en la todos los aminoácidos, excepto en la prolina en donde la forma cis puede llegar hasta el 30%. Los dos enlaces que flanquean a este C-N parcialmente doble (1'32 A) son el C^a-C y el N-C^a con unas distancias de enlace de 1'51 A y 1'46 A respectivamente. Alrededor de estos enlaces, en principio si hay rotación libre. 

Los átomos del enlace peptídico forman un fuerte dipolo (3,5 D) ya que la distribución de carga sobre los diferentes átomos es asimétrica; 0,20e sobre el H; -0,20e sobre el N; 0,42e sobre el C y -0,42e sobre el oxígeno. Este dipolo tiene una gran importancia en la estabilización de las diferentes estructuras secundarias de las proteínas.