天然水蛭素是由65或66個氨基酸殘基組成的單鏈多肽、分子量約7000。能在極端的pH和熱條件下穩定存在,水蛭素的形狀類似蝌蚪.蝌蚪頭部是多肽的N端,富含半胱氨酸(cys) ,半胱氨酸間相互作用形成3個二硫鍵使N末端結構緊密,蝌蚪尾部是含有多個酸性氨基酸和一個被硫酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。