aktywne miejsca katalityczne znajdują się po wewnętrznej stronie cylindra. Proces degradacji białek rozpoczyna się od przyłączenia do nich łańcucha poliubikwitynowego (tzw. ubikwitynacja). Tak znakowane białka rozpoznawane są przez kompleks regulatorowy, gdzie usunięty zostaje znacznik ubikwitynowy. Następnie ATP-azy o aktywności chaperonopodobnej rozwijają białka przeznaczone do degradacji i wprowadzają je do wnętrza kompleksu katalitycznego 20S. Otwory te są bardzo małe (około 1,3 nm), dlatego konieczne jest znaczne rozwinięcie degradowanych białek. Dodatkowo otwór wejściowy zablokowany jest „bramką” – N-końcowym fragmentem łańcucha podjednostki α3. Blokada jest jednak zwalniana, gdy podjednostki 20S i 19S są ze sobą związane. Gdy białka przeznaczone do degradacji znajdą się we wnętrzu podjednostki katalitycznej, są hydrolizowane przez sześć miejsc aktywnych (po dwa na podjednostkach β1, β2 i β5). W ten sposób powstają ostateczne produkty hydrolizy – polipeptydy o długości 3–22 aminokwasów.
Mechanizm działania bortezomibu thumb|Struktura VCAM-1 (ang.