N-連接的糖鏈合成起始于內質網，完成于高爾基體。在內質網形成的糖蛋白具有相似的 糖鏈，由Cis面進入高爾基體后，在各膜囊之間的轉運過程中，發生了一系列有序的加工和修飾，原來糖鏈中的大部分甘露糖被切除，但又被多種 糖基轉移酶依次加上了不同類型的糖分子，形成了結構各異的寡糖鏈。糖鏈的空間結構決定了它可以和哪一種 糖基轉移酶結合，發生特定的糖基化修飾。
O-連接的糖鏈在高爾基體中進行，通常的一個連接上去的糖單元是N-乙酰半乳糖，連接的部位為Ser、Thr和Hyp的羥基，然后逐次將糖基轉移到上去形成寡糖鏈，糖的供體同樣為核苷糖，如UDP-半乳糖。糖基化的結果使不同的蛋白質打上不同的標記，改變多肽的構象和增加蛋白質的穩定性。還有許多糖蛋白同時具有N-連接的糖鏈和O-連接的糖鏈。
在高爾基體上還可以將一至多個氨基聚糖鏈通過木糖安裝在核心蛋白的絲氨酸殘基上，形成蛋白聚糖。這類蛋白有些被分泌到細胞外形成細胞外基質或粘液層，有些錨定在膜上。